|
19. 9. Парадоксы квантовой теории Наличие двух
существенно отличных точек зрения на сущность квантовой
теории многим представляется парадоксальным. Поскольку
отправной точкой в этой ситуации является работа ЭПР,
то стали говорить о новом физическом феномене: Парадокс
Эйнштейна - Подольского - Розена. На разрешение этого
парадокса было затрачено много сил. Однако, и в настоящее
время ситуацию нельзя признать достаточно ясной. Свидетельством
тому книги и обзоры, появившиеся в печати в самые
последние годы (например, Кадомцев, 1997; Клышко,
1998; Peres, 1993; Менский, 1988, 2000). Поскольку
интерес к принципиальным вопросам квантовой теории
в последние годы существенно возрос, с целью развития
такого рода исследований, редакция журнала Успехи
Физических Наук http://www.ufn.ru/
обьявила по ним открытую дискуссию и в июньском номере
2000 года опубликовала статью М.Б. Менского - Квантовая
механика: новые эксперименты, новые приложения и новые
формулировки старых вопросов. Автор этой интересной
статьи осветил целый ряд актуальных в настоящее время
проблем квантовой теории. Приведем общую позицию автора.
На стр. 632 он пишет: Точнее, мы попытаемся обосновать
точку зрения, что существует формулировка квантовой
механики, в которой не возникает никаких парадоксов
и в рамках которой можно ответить на все вопросы,
которые обычно задают физики. Парадоксы возникают
лишь тогда, когда исследователь не удовлетворяется
этим физическим уровнем теории, когда он ставит такие
вопросы, которые в физике ставить не принято, другими
словами - когда он берет на себя смелость попытаться
выйти за пределы физики. Вполне оправданной является
точка зрения, что такая попытка со стороны физика
не имеем смысла. - Ниже на той же странице автор ставит:
Нужно ли задавать эти вечные вопросы? Можно ли ответить
на них в рамках физики? - и дает на них ответы: С
практической точки зрения эти вопросы не нужны. Их
нельзя решить (и не нужно ставить) в рамках физики.
Эта позиция автора, безусловно интересна. Она разделяется
многими учеными, но не всеми. Суть в том, что ответы
на вечные вопросы в рамках обратимых уравнений гамильтоновой
квантовой механики могут не совпадать с ответами на
те же вечные вопросы в рамках статистической теории
квантовых открытых систем, которая была изложена в
этом и предыдущих томах. Продолжим обсуждение двух
указанных альтернативных подхода. При этом руководящими
будут служить два положения: 1. Используемое в квантовой
механике уравнение Шредингера служит примером уравнения
квантовой сплошной среды. Оно обратимо и следовательно,
не учитывает вклада диссипации. По этой причине уравнение
Шредингера, как и любые классические и квантовые уравнения
сплошной среды, не дает полного описания. 2. Для учета
диссипации и расчета флуктуаций необходим явный учет
структуры сплошной среды. С позиций физики квантовых
открытых систем задавать вечные вопросы необходимо,
поскольку их решение позволит существенно расширить
и углубить описание квантовых физических систем. Так,
например, при использовании уравнения Шредингера для
атома водорода не имеет смысла вопрос о структуре
основного состояния. Такой вопрос, однако, вполне
правомерен в рамках физики открытых систем, когда
выбранная система (например, с гамильтонианом атома
водорода) заменяется более широкой - достаточной системой,
включающей взаимодействие с флуктуационным электромагнитным
полем. Таким образом, вечные вопросы Нужно ставить
и их Можно решить, но в рамках физики открытых систем.
Парадоксальность вечных вопросов - следствие использования
недостаточной для ответа на поставленные вопросы модели.
Изложенное выше подтверждает эту точку зрения. Вернемся
к обсуждению так называемого парадокса ЭПР
19. 14. Дуализм волна - частица Уравнение Шредингера
служит примером обратимого квантового волнового уравнения
сплошной среды. Учет диссипации приводит к соответствующему
уравнению для матрицы плотности или к кинетическому
уравнению для функции Вигнера. На их основе можно
исследовать квантовые волновые процессы с учетом затухания.
Существенно, что имеется два разных источника диссипации.
Во, первых, диссипация, возникающая в результате исключения
физически бесконечно малых масштабов внутри точек
сплошной среды. Во, вторых, диссипация может определяться
неидеальными граничными условиями, например, диффузным
отражением атомов или их захватом. Естественно, что,
в зависимости от соотношения характерных масштабов
системы, может преобладать тот или иной механизм диссипации.
Для учета захвата частицы с помощью экрана уравнение
Шредингера или соответствующее уравнение для матрицы
плотности следует дополнить диссипативным граничным
условием. Таким образом, выявление и описание дуализма
волна-частица может быть проведено на основе уравнения
для матрицы плотности с учетом двух источников диссипации.
Подобная ситуация имеет место и в классической теории.
Например, для газа Больцмана внутренний источник диссипации
характеризуется интегралом столкновений Больцмана,
а внешний - неидеальными граничными условиями. В частности,
для свободно-молекулярного движения преобладает диссипация
за счет неидеальности граничных условий. Другим примером
могут служить кинетические уравнения теории броуновского
движения. В связи с эти отметим новое направление
в теории аномальных броуновских движений и движений
в фрактальных и мультифрактальных пространствах. Их
описание основано на обобщенных уравнениях с дробными
производными. В частности, уравнениях Фоккера-Планка
и Эйнштейна-Смолуховского с дробными пространственными
и временными производными. В настоящее время имеется
уже обширная литература по этим вопросам. Отметим
лишь две недавних работы. Это обзор (Metzier, Klafter,
2000) и книга Л.Я. Кобелева, (Л.Я. Кобелев, Фрактальная
теория времени и пространства, Екатеринбург,1999),
а также его работы. В частности, в препринтах Лос
Аламосской национальной лаборатории (LANL, 2000)
19. 15. Мост к физике фракталов Впервые внимание
широкой научной общественности к теории фракталов
было привлечено замечательной книгой Мандельброта
(Mandelbrot, 1982). Это стимулировало развитие построения
и решения уравнений с дробными производными (Нигматулин,
1982; Л.Я. Кобелев, Фрактальная теория времени
и пространства, Екатеринбург, 1999; Metzier, Klafter,
2000). Отметим серию недавних работ группы исследователей
из Екатеринбурга (В. Кобелев, Л. Кобелев, О. Кобелева
и Я. Кобелев), из Харькова (группа А. Чечкина) и группы
И.А. Лубашевского из Московского университета. Наметим
связь изложенных выше методов физики открытых систем,
основанных на моделях сплошных сред, с методами физики
фракталов. Переход от обратимых уравнений для частиц
к приближенным диссипативным уравнениям сплошных сред
требует конкретизации определения физически бесконечно
малых масштабов. На принятом уровне описания, это
открывает возможность сглаживания исходных обратимых
уравнений по точкам сплошной среды и по соответствующим
временным интервалам. Естественно, что структура уравнений
сплошной среды существенно зависит от - функции сглаживания
-. Напомним, что при определении дополнительных диссипативных
движений в кинетических уравнениях Больцмана и Ландау
функция сглаживания представлялась в виде распределения
Гаусса с дисперсией пропорциональной квадрату размера
точки. В главе, посвященной теории аномального броуновского
движения (гл. 20, Т.I), а также в главах настоящего
тома, посвященных теории сверхпроводимости и сверхтекучести,
была продемонстрирована роль фликкер-шума. Было показано,
что для описания фликкер-шума следует радикально изменить
структуру источника Ланжевена в соответствующих уравнениях
движения. При этом оказалось, что фликкер-шум представляет
пример пространственно-временной когерентной структуры.
При этом существенно меняется функция сглаживания.
Это лишь пример того, что для описания сложных движений
возникает необходимость существенно расширить класс
функций сглаживания. В него, следует включить, в частности,
сглаживание с распределениями Леви и другими степенными
и логарифмическими распределениями. Это приводит к
замене, в частности, оператора пространственной диффузии
на более сложный интегральный оператор, который представляется
в виде дробного интеграла. Соответствующие изменения
возникают и при использовании функции сглаживания
по времени
Ю.Л. Климонтович. Глава 4. Геометрия и физика фракталов
http://kirsoft.com.ru/freedom/KSNews_414.htm
|