<<
>>

Почему нельзя смешивать законы классичес- кои и квантовой физики

  В квантовой механике широко используется принцип суперпозиции. Это означает, что результат действия двух или более волн может быть получен суммированием действий каждой из волн в отдельности.
Согласно этому допущению, если квантомеханическая система может находиться в нескольких состояниях, описываемых, соответственно, волновыми функциями

то физически допустимой будет и суперпозиция (суммирование, наложение) этих состояний, то есть состояние, изображаемое волновой функцией

гдевероятность нахождения системы в состоянияхсоответственно. Операция суммирова

ния в теории вероятности соответствует логическому “или”, а операция умножения — логическому “и”. Поэтому для простоты восприятия суперпозицию видаможно читать

так: система N находится в состоянии у, если она находится либо в состояниилибо в состоянии

Таким образом, любая сложная волновая функция может быть представлена в виде совокупности нескольких более простых функций

www.nanonewsnet.ru

НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВСЕХ

Возможность состояний, в которых данная физическая величина не имеет определенного значения, а определяется суперпозицией вероятных состояний данной величины, является характерной чертой квантовой механики, принципиально отличающей ее от механики классической.

Описать такое “смешанное” состояние одной частицы на языке классической механики невозможно.

Поэтому ошибочно рассматривать (даже теоретически) физические системы, в которых формально объединены как классические, так и квантовые объекты, поскольку такие системы некорректны для исследования — в них обнаруживаются неразрешимые противоречия. Одно из них демонстрирует предложенный Э.Шредингером “парадокс кошки “.

Пусть в замкнутой системе, ограниченной некоторым непроницаемым “ящиком”, находится кошка. На кошку направлен ствол заряженного ружья. И ружье и кошка — это классические объекты. Запустим теперь в этот ящик движущуюся микрочастицу, обладающую волновыми свойствами. При попадании этой частицы в курок ружья оно стреляет, и кошка погибает.

Рис 47. Кошка Шредингера в непроницаемом ящике

Пусть наша частица может находиться в первом квантовом состоянии, описываемом волновой функциейи пусть в этом состоянии вероятность обнаружить частицу вблизи курка равна нулю. Это значит, что если частица находится в первом квантовом состоянии, то кошка в ящике жива.

Есть и другое состояние частицы, описываемое волновой функциейВ этом квантовом состоянии вероятность нахождения частицы в области вблизи курка ружья очень велика и практически равна единице. Таким образом, если частица находится во втором состоянии, то кошка мертва.

По принципу суперпозиции состояний микрочастица может находиться и в состоянии, которое является суперпозицией первого и второго состояний и описывается волновой функцией

Тот факт, что частица в таком состоянии с равной вероятностью может быть обнаружена либо в состоянии 1, либо в состоянии 2, возражений не вызывает. Однако возникает коварный вопрос: Жива или мертва кошка в таком состоянии?

Ведь кошка не может находиться в состоянии, которое является суперпозицией жизни и смерти (то есть одновременно быть “ни живой, ни мертвой”). Так жива или мертва кошка? Ведь если мы откроем ящик, то однозначно увидим, что кошка или жива, или мертва. И если она мертва, то когда это произошло? Ведь до открытия ящика уверенности в том,, что кошка мертва, не могло быть. Неужели мы убили кошку тем, что открыли ящик?!

На эти вопросы нет ответов только потому, что была рассмотрена некорректная система, формально объединяющая классические и квантовые объекты.

<< | >>
Источник: Мария Рыбалкина. НАНОТЕХНОЛОГИИдля всех. 2005

Еще по теме Почему нельзя смешивать законы классичес- кои и квантовой физики:

  1. Почему нельзя смешивать законы классичес- кои и квантовой физики