Квантовая механика без магии: пересобираем физику на языке геометрии

Все мы слышали, что квантовую механику «никто не понимает», как однажды заметил Фейнман. Нас с самого начала просят смириться с вещами, которые противоречат интуиции: частицы — это волны вероятности, их состояние описывается загадочными комплексными числами, а ещё у них есть неоткуда взявшийся «спин». А что, если я скажу, что большая часть этой «магии» — не свойство природы, а артефакт математического языка, который мы выбрали для её описания? Что, если существует другой язык, в котором мнимая единица i — это не абстракция, а реальная плоскость, фаза — это обычное вращение, а спин появляется сам собой из базовых принципов геометрии? Я попробовал вывести из математики геометрической алгебры известную нам обычную квантовую механику. Все получилось!

https://habr.com/ru/articles/960034/

#Квантовая_механика #геометрическая_алгебра #Уравнение_Дирака #Уравнение_Паули #Уравнение_Шредингера #спин #поле_Хиггса

Сказ о Мастере и Печи — просто о квантовой механике

Я программист. И я всегда хотел по-настоящему понять квантовую механику, но каждый раз натыкался на стену парадоксов. Сам термин "запутанное состояние" звучит запутанно. Десятки видео про эксперимент с двумя щелями, наблюдателя и прочее, и всё это не объясняло, а только глубже погружало в туман. В какой-то момент я уперся в простую мысль: когда объяснение понятное, оно должно быть понятно на бытовом уровне. А всё, что я слышал, просто не укладывалось в единую, непротиворечивую картину. Тогда я решил потратить время, чтобы самому разобраться в математике, которая стоит за этими выводами. Я потратил больше трёх месяцев, чтобы построить для себя рабочую ментальную модель. Здесь я изложу всё в форме мифа: просто и прямо, без сказочности. Это тот же набор фактов и экспериментов, только на языке, который легко держать в голове.

https://habr.com/ru/articles/955840/

#квантовая_запутанность #квантовая_физика #квантовый_компьютер #квантовая_механика #кванты #квантовые_вычисления #квантовые_алгоритмы #квантовые_технологии

Несколько слов о корпускулярно-волновом дуализме

Раньше люди думали, что свет - это луч, состоящий из частиц. Потом поняли, что волна. Потом увидели, что свет проявляет свойства и частицы и волны и придумали корпускулярно-волновой дуализм. Современные физики говорят, что прежнее понятие корпускулярно-волнового дуализма уже устарело. Так и что же такое свет и как сегодня следует понимать корпускулярно-волновой дуализм?

https://habr.com/ru/articles/954520/

#физика #физика_частиц #физика_элементарных_частиц #кванты #квантовая_физика #квантовая_механика #научнопопулярное #научпоп #философия #философия_науки

Из квантовой механики в гидродинамику

Здравствуйте, дорогие друзья! Иногда в голову приходят интересные идеи. Например, можно ли свести уравнение Шрёдингера к чему-то другому, уже известному нам? Оказалось - да! И вариантов таких преобразований безумно много, но сегодня мы остановимся на одном конкретном. Звучит безумно, но оказывается, уравнение Шрёдингера эквивалентно уравнению Навье-Стокса. И сейчас вы увидите, как перейти от одного к другому.

https://habr.com/ru/articles/949498/

#квантовая_механика #уравнение_шредингера #уравнение_навьестокса #гидродинамика #потенциал_Бома #система_Моделунга

Российские ученые построили цифровую квантовую механику

Ученые из МФТИ построили цифровой аналог квантовой механики. Эта модель позволяет естественным и удобным образом моделировать любые квантовые явления на компьютере. Работа опубликована в Theoretical and Mathematical Physics . В ходе своего исследования ученым удалось построить новую математическую модель — цифровую квантовую механику, которую можно использовать для численного моделирования квантовых явлений.

https://habr.com/ru/articles/942168/

#Цифровые_наблюдаемые #Квантовая_механика #перенормировка #Ультрафиолетовая_расходимость #Цифровое_представление

Почему квантовая электродинамика — самая точная теория в истории науки?

Когда речь заходит о точности в науке, мы обычно ожидаем, что речь пойдёт о миллиметрах, наносекундах или, в крайнем случае, о нескольких знаках после запятой. Но в физике есть теория, чья точность выходит за рамки интуиции - она предсказывает результаты с точностью до 12 десятичных знаков . Это как измерить расстояние от Земли до Проксимы Центавры с погрешностью меньше толщины человеческого волоса. Эта теория - квантовая электродинамика , или КЭД (QED). Она описывает, как свет взаимодействует с материей, как электроны рассеивают фотоны, как атомы излучают свет и почему вещи вообще не проваливаются друг сквозь друга. И при этом она не просто работает - она работает с такой точностью, что любая попытка оспорить её экспериментально до сих пор заканчивалась лишь подтверждением. Почему КЭД заслуживает титула самой точной физической теории? Чтобы понять это, нужно не просто посмотреть на цифры - нужно разобраться, как эта теория устроена, что она предсказывает, и почему её успех ставит перед физиками новые, ещё более глубокие вопросы.

https://habr.com/ru/articles/939074/

#научнопопулярное #научпоп #физика #физика_частиц #квантовая_физика #квантовая_механика

[Перевод] Что квантовая механика говорит о природе реальности? Физики сильно расходятся во мнениях

Квантовая механика — одна из самых успешных теорий в науке, благодаря которой во многом стала возможной современная жизнь. Технологии — от компьютерных чипов до медицинских аппаратов — основаны на применении уравнений, впервые сформулированных столетие назад и описывающих поведение объектов на микроскопических масштабах. Но исследователи до сих пор расходятся во мнениях о том, как лучше всего описать физическую реальность, которая скрывается за математикой, как показывает исследование Nature. На мероприятии , посвящённом 100-летию квантовой механики, в июне 2025 году прославленные специалисты по квантовой физике вежливо, но активно спорили по этому вопросу. «Квантового мира не существует», — заявил физик Антон Цайлингер из Венского университета, изложив своё мнение о том, что квантовые состояния существуют только в его голове и что они описывают информацию, а не реальность. «Я не согласен», — ответил Ален Аспект, физик из Университета Париж-Сакле, который в 2022 году разделил Нобелевскую премию с Цайлингером за работу по квантовым явлениям.

https://habr.com/ru/articles/938616/

#квантовая_механика #кот_шрёдингера #копенгаген #бом

Реальна ли Мультивселенная? Часть первая

Задайте разным людям вопрос о концепции Мультивселенной, и вы, скорее всего, получите самые разные ответы. Некоторые посмотрят на эту идею как на надежду на то, что где-то существует лучшая версия вас — человек, сделавший более смелый выбор, добившийся лучшего результата или избежавший критической ошибки на каком-то этапе жизненного пути. Может быть, где-то там, в Мультивселенной, есть версия вас с лучшей жизнью, более толстым кошельком, лучшей работой и карьерой, или версия, которая не страдала от больших потерь, болезней или неудач, с которыми вам пришлось столкнуться. С другой стороны, возможно, существуют версии вас, которые страдали гораздо сильнее, чем вы, включая версии, в которых вы не дожили до сегодняшнего дня. Мультивселенная, по крайней мере в том виде, в каком о ней думает большинство людей, полна наших надежд и страхов.

https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/936858/

#мультивселенная #квантовая_механика #космология #вечная_инфляция #теория_струн #браны #хаббловский_объём #космическая_инфляция #циклическая_модель #ruvds_статьи

Только через мой труп: квантовое самоубийство и эвереттовская интерпретация квантовой механики

Квантовая механика систематически изучается вот уже около ста лет, и по-прежнему актуальны слова Ричарда Фейнмана о том, что никто вполне её не понимает – а Шон Кэрролл добавляет, что её не понимают даже физики . Квантовая механика действительно полна парадоксов, противоречащих как классической физике, так и обычному здравому смыслу. Один из наиболее известных парадоксов такого рода — мысленный эксперимент «кот Шрёдингера» — демонстрирует, что на квантовом уровне даже граница между жизнью и смертью оказывается размытой. Этот эксперимент популяризован в самых разных источниках, однако, если вас интересует более подробный разбор его деталей и экскурс в смежные эксперименты, такие, как « друг Вигнера » — рекомендую почитать об этом на Хабре статью уважаемого @dionisdimetor « Интерпретации квантовой механики. На каком свете кот Шрёдингера ». Я же сегодня хочу затронуть ещё одну близкую тему – мысленный эксперимент под названием «Квантовое самоубийство», предложенный выдающимся современным шведско-американским физиком Максом Тегмарком , автором книг « Наша математическая Вселенная » и « Жизнь 3.0 ».

https://habr.com/ru/articles/925902/

#философия #квантовая_механика #физика #сознание #мысленный_эксперимент

Квантовый дуализм и реальность на языке информации

Почему фотоны исчезают в тёмных полосах интерференции? Что значит — «каждый фотон интерферирует только с самим собой»? И как природа вообще позволяет одному и тому же объекту вести себя как частица и как волна одновременно — пока вы на него не смотрите? Эта статья — попытка аккуратно, но живо разобрать то, что Фейнман называл «единственной настоящей загадкой квантовой механики». Без мистики, без занудства — с ясными объяснениями, визуализацией, реальными экспериментами и последними интерпретациями, включая квантовый ластик, многомировую картину и информационную природу реальности. Для тех, кто хочет не просто услышать про двойную щель, а наконец понять , что там происходит. Вперед, к квантовой информации

https://habr.com/ru/articles/906252/

#квантовая_механика #двойная_щель #интерференция #квантовая_информация #многомировая_интерпретация #квантовый_ластик #ретрокаузальность #энтропийная_гравитация

Задача про электрон в идеальном бесконечном кристалле

Здравствуйте, друзья! Согласно законам квантовой механики, электрон в изолированном атоме может находиться только на определенных дискретных энергетических уровнях . Однако, когда атомы объединяются в периодическую кристаллическую решетку, ситуация меняется: вместо отдельных уровней возникают разрешенные и запрещенные энергетические зоны. Как образуются зоны? Разобраться в этом поможет квантовая механика!

https://habr.com/ru/articles/900116/

#квантовая_механика #физика_твердого_тела #физика_полупроводников #уравнение_шредингера

Бабочка Шрёдингера: как квантовая неопределенность формирует наши решения

Вопрос о свободе воли – один из самых фундаментальных и сложных в философии. Под свободой воли обычно понимается способность человека делать осознанный выбор и принимать решения независимо от внешних обстоятельств или предопределенности. Это понятие лежит в основе наших представлений о моральной ответственности, личности и человеческом достоинстве. В философии сформировались несколько основных позиций по этому вопросу: либертарианство, детерминизм, компатибилизм и жесткий инкомпатибилизм. Каждый из этих подходов основывается на своих предпосылках и гипотезах, предлагая различные интерпретации свободы воли. Либертарианство утверждает полную свободу воли, постулируя, что люди способны делать выбор, не полностью обусловленный предшествующими причинами. Детерминизм, напротив, рассматривает все события, включая человеческие решения, как предопределенные предыдущими состояниями и законами природы. Компатибилизм пытается примирить идею свободы воли с детерминизмом, предлагая пересмотреть наше понимание свободы. Жесткий инкомпатибилизм идет еще дальше, отрицая свободу воли независимо от истинности детерминизма. На мой взгляд, ключевыми аспектами в определении свободы воли являются две фундаментальные проблемы:

https://habr.com/ru/articles/848074/

#свобода_воли #детерминизм #квантовая_механика #теория_хаоса #точка_бифуркации #сложные_системы #принятие_решений #социальная_динамика #философия_сознания

Квантовая запутанность, программирование, Нобелевская премия по физике 2022 г. и наше будущее

В 2022 г. Нобелевскую премию по физике получила команда трех ученых: Алан Аспе, Джон Клаузер и Антон Цайлингер за исследования в области квантовой запутанности, давших толчок развитию квантовой информатики. Тема эта очень интересна сама по себе и особенно интересна та мысль, которую А. Цайлингер продвигает в своих квантовых исследованиях. Если вкратце, то Цайлингер и Ко показали, что квантовый мир принципиально невозможно описать классическими методами. Он другой. Принципиально. Это не просто наша уменьшенная реальность. Это, в некотором смысле, другая реальность, требующая и другой парадигмы мышления. Как бы страшно это не звучало для некоторых, но по сути, Квантовая физика (КФ) - это, как говорил А.М. Семихатов, физика индетерминизма и вероятностей. КФ носит вероятностный характер не потому что мы чисто технически не можем рассчитать всë, что нам нужно достаточно точно, а потому что квантовый объект находится в состоянии суперпозиции, и мы не можем в точности знать все его параметры не потому что у нас оборудование несовершенное, а потому что самих этих параметров как бы нет до измерения, их нет до тех пор, пока в ходе измерения не произойдет коллапс суперпозиции. Квантовая запутанность - это феномен, с которого, во многом и начался почти 100 лет назад спор ученых, пытающихся еще удержаться в классической парадигме и ученых-"квантистов", ученых, скажем так, "нового поколения" (не по возрасту, а именно по парадигме мышления). Ученые нового поколения заявили: нельзя измерить импульс и координату частицы одновременно. И дело тут не в измерительных приборах, а в самой реальности.

https://habr.com/ru/articles/846874/

#квантовая_физика #квантовая_запутанность #квантовая_физика/механика #научнопопулярное #научпоп #научные_исследования #физика #квантовый_компьютер #квантовая_механика #квантовые_компьютеры

Выходим за край Вселенной, за пределы пространства и времени, вглубь материи

Современный физик, специалист в области теории струн Нима Аркани-Хамед дошел в своих исследованиях до такой глубины описания реальности, где пространство и время превращаются из фундаментальных начал в нечто производное и второстепенное. Он говорил :

https://habr.com/ru/articles/838398/

#ученые #физика #научнопопулярное #научпоп #теория_струн #квантовая_физика #квантовая_механика

Чтение на выходные: «Квант» Джима Аль-Халили

Принесли рекомендацию для любителей научпопа. Джим Аль-Халили — профессор физики и популяризатор науки. Многие знают его как ведущего передач на ВВС. Готовит статьи для прессы, выступает на радио, пишет книги. Сегодня мы поговорим о той, которая о квантовой механике. На старте хочется выразить вот какой восторг: текст воспринимается легко и в повествовании как будто бы нет лишних слов. От этого название придает книге еще больше смысла: вместо длинного заголовка с дескриптором — только самое главное. Постараемся и мы придерживаться аналогичного формата и по традиции приведем несколько аргументов в пользу этого чтения.

https://habr.com/ru/companies/onlinepatent/articles/829986/

#книга #квантовая_механика #что_почитать

#Технологии | Хотите узнать, как скорость света и квантовая механика связаны между собой? 🤯

В этой статье мы расскажем, как физические законы квантовой механики влияют на наши представления о скорости света. Вы сможете лучше понять мир вокруг нас! 🔭

Готовы к новым открытиям? Читайте полный текст статьи! 🚀
#взаимосвязь #квантовая_механика #представления #скорость_света #физические_законы

Квантовая электродинамика в картинках

Квантовая электродинамика (далее, для краткости, я буду использовать аббревиатуру КЭД) — весьма непростая теория с зубодробительным математическим аппаратом. Но, в отличие от многих других сложных теорий, в её инструментарии есть одна очень красивая и довольно простая часть, имеющая отдельный смысл. Я имею в виду так называемые «диаграммы Фейнмана». Как следует из названия, изобрёл эти диаграммы выдающийся американский физик Ричард Фейнман. Сделал он это в конце 1940-х годов для графического описания некоторых математических выражений, возникающих в КЭД. Сегодня практически невозможно написать статью по квантовой теории поля, не начертив пары таких диаграмм, а в некоторых работах они встречаются чаще, чем плюсы, минусы и другие знаки элементарной арифметики. Сразу оговорюсь: разумеется, вычислять диаграммы Фейнмана, за исключением пары самых примитивных, весьма непросто. За каждой из них стоит строго определённое математическое выражение — обычно весьма сложное. Но при этом у них есть замечательное свойство — они допускают простую качественную словесную интерпретацию и помогают понять некоторые базовые идеи, лежащие в основе современной квантовой теории. Идеи эти скорее непривычны, чем сложны и, как мне кажется, в них вполне может на базовом уровне разобраться даже успевающий школьник. Про эти диаграммы и содержащиеся в них идеи я и хочу рассказать. При этом никаких формул в тексте не будет вообще — только слова и картинки. Мы будем двигаться вперёд «методом последовательных приближений» - это, как увидим ниже, вполне в духе КЭД. В некоторых случаях я сначала буду сообщать вам не всю правду, а только большую её часть, а ниже вносить уточнения. Впрочем, полной правды я, конечно, вам не расскажу — она просто не вместится в формат популярного текста.

https://habr.com/ru/articles/825522/

#квантовая_механика #квантовая_электродинамика #диаграммы_фейнмана

#Технологии | Скорость света и квантовая механика: как все связано

#взаимосвязь #квантовая_механика #представления #скорость_света #физические_законы | Узнайте 📘, как скорость света и квантовая механика взаимосвязаны в этой увлекательной статье 🗂️. Разберитесь, как физические законы квантовой механики влияют на наши представления о скорости света и понимание мира 🌳 вокруг нас. Готовы узнать 🔬 больше? Прочитайте 🔎 полный текст!
https://tinyurl.com/2mm6r4x7

https://tinyurl.com/2mm6r4x7

Почему квантовая механика – это теория физики Мультивселенной

О двухщелевом опыте и эффекте наблюдателя знают многие, но гораздо реже можно услышать о четырёхщелевой версии этого эксперимента. По мнению британского физика Дэвида Дойча, она – ни много ни мало – доказывает существование параллельных миров. Более того, любая интерференция, включая ту, которая создаёт разноцветные узоры на мыльных пузырях и на пятнах бензина, возникает вследствие взаимодействия вселенных. Как же учёные не заметили этого раньше? Возможно, проблема в корпускулярно-волновом дуализме – ошибочном представлении о кванте как о волне и частице одновременно. В действительности все физические объекты проявляют либо волновые, либо корпускулярные свойства – в зависимости от способа описания – но никак не те и другие сразу. В этой статье я объясняю, почему сторонники идеи квантового Мультивёрса называют многомировую интепретацию метатеорией и считают её единственным правильным пониманием квантовой механики. Также мы согласуем волновую механику Шрёдингера с матричной механикой Гейзенберга, переосмыслим понятия квантовой интерференции и декогеренции, разберёмся с математическим понятием неотличимости, выясним, почему не все бесконечности равны, найдём меру в несчётном множестве вселенных Мультивёрса, избавимся от квантовых скачков и покажем, откуда в квантовом мире берутся классические свойства макрообъектов.

https://habr.com/ru/articles/820549/

#многомировая_интерпретация #мультивселенная #дэвид_дойч #двухщелевой_эксперимент #интерференция #корпускулярноволновой_дуализм #неотличимость #квантовая_механика

МОДЕЛЬ МИРА

наша реальность — это упрощенный, субъективный вариант более значительного, но менее доступного для нас Мира Чтобы сделать ранее опубликованную философскую концепцию более наглядной, в первой части этой публикации я хочу предложить Модель Мира, в которой образно показать основные понятия данной концепции. А во второй части провести параллели с реальным миром и попытаться пояснить его основополагающие понятия. Такие, как: энергия, инерция, время, масса, гравитация, поле, тёмная энергия, энтропия, скорость света, квантовые явления. Осознавая ограниченность любой модели, полагаю, что привлекая эту умозрительную конструкцию, можно добиться гораздо большей ясности в наших рассуждениях.

https://habr.com/ru/companies/oleg-bunin/articles/780286/

#физика #философия #модель_мира #субъективность #субъект #законы_природы #материя #квантовая_механика #гравитация #темная_энергия