Особенности квантовой механики.

Ква́нтовая меха́ника — раздел теоретической физики, описывающий квантовые системы и законы их движения. Основными понятиями квантовой кинематики являются понятия наблюдаемой, состояния, среднего значения. Основные уравнения квантовой динамики — уравнение Шрёдингера, уравнение фон Неймана, уравнение Линдблада, уравнение Гейзенберга. Математический аппарат — теория операторов, теория вероятностей, функциональный анализ, операторные алгебры, теория групп. Необычные явления, мысленные эксперименты и парадоксы квантовой механики- Соотношение неопределённостей Гейзенберга- Корпускулярно-волновой дуализм o Дифракция электронов- Сверхтекучесть (Бозе-конденсат)- Сверхпроводимость- Квантовая телепортация- Квантовая запутанность (Квантовая нелокальность, «Квантовое Вуду») o Парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена- Парадокс Клейна- Квантовый парадокс Зенона («Парадокс незакипающего чайника», связанный с аксиомой идеального измерения)- Кот Шрёдингера- Надбарьерное отражение- Теорема о запрете клонированияРазделы квантовой механикиВ стандартных курсах квантовой механики изучаются следующие разделы- математическая основа квантовой механики и теория представлений;- точные решения одномерного стационарного уравнения Шрёдингера для различных потенциалов;- приближённые методы (квазиклассическое приближение, теория возмущений и т. д.);- нестационарные явления;- уравнение Шрёдингера в трёхмерном случае и теория углового момента;- теория спина;- тождественность частиц;- строение атомов и молекул;- рассеивание частиц;Комментарии- Обычно квантовая механика формулируется для нерелятивистских систем. Рассмотрение частиц с релятивистскими энергиями в рамках стандартного квантовомеханического подхода, предполагающего фиксированное число частиц в системе, наталкивается на трудности, так как при достаточно большой энергии частицы могут превращаться друг в друга. Эти трудности устраняются в квантовой теории поля, которая и является самосогласованной теорией релятивистских квантовых систем. - Важным свойством квантовой механики является принцип соответствия: в рамках квантовой механики доказывается, что в пределе больших величин действия (квазиклассический предел) и в случае, когда квантовая система взаимодействует с внешним миром (декогеренция), уравнения квантовой механики редуцируются в уравнения классической физики (см. Теорема Эренфеста). Таким образом, квантовая механика не противоречит классической физике, а лишь дополняет её на микроскопических масштабах. - Некоторые свойства квантовых систем кажутся нам непривычными (невозможность одновременно измерить координату и импульс, несуществование определённой траектории частицы, вероятностное описание, дискретность наблюдаемых величин). Это вовсе не значит, что они неверны: это означает, что наша повседневная интуиция никогда не сталкивалась с таким поведением, т. е. в данном случае «здравый смысл» не может быть критерием, поскольку он годится только для макроскопических систем. Квантовая механика — самосогласованная математическая теория, предсказания которой согласуются с экспериментами. В настоящее время огромное число приборов, используемых в повседневной жизни, основываются на законах квантовой механики. - Важно понимать, что квантовая механика не выводится из классической, хотя и может быть получена методами квантования из нее. Квантовая механика — это теория, построенная «с нуля», только при построении её требуется использовать принцип соответствия. Грубо говоря, «квантование системы» — это не дополнительное видоизменение классических уравнений движения, а совершенно новый взгляд на систему. Впрочем, неоднократно делались попытки вывести квантовую механику из какой-то более глубокой, и, возможно, более простой, теории, т. е. понять, почему законы квантовой механики именно такие, а не другие. К этим попыткам можно отнести множество интерпретаций квантовой механики. Строго говоря, в настоящее время нет какой-либо одной общепринятой интерпретации квантовой механики. Консервативно настроенные физики предпочитают считать, что вопросы, связанные с интерпретацией квантовой механики, выходят за рамки физики, смыкаясь с общими вопросами философии и методологии науки. Эту точку зрения выражает ироничный лозунг «Shut up and calculate!» — «Заткнись и считай!».