我继续从文章“教科书和学习的好奇心”一文中开始的错误和曲折的话题。我记得这些定义:- Blooper是一个公然或掩盖的错误,但这不是根本性错误,因此您可以在遭受痛苦之后将其修复。
- Zagogulina是一个短语,以这样一种方式提出了一个主题:要理解它,就需要砸碎一个人的头(普通,不是天才,不是才华)。
1.公式的简单性是什么?
以《概率论》一书为例。基本概念。极限定理。随机过程”,Yu.V. Prokhorov,Yu.A. Rozanov,“科学”,1967年。我引用第14页的文字:“斯特林公式。在以上所有公式中,表达式。对于大的n直接计算此类乘积非常费力。有一个相对简单的公式可以给出n!的近似值,称为斯特林公式:对于较大的n
在其他书籍和Internet中也可以找到类似的短语。我不明白,斯特林公式比定义公式更简单 。在哪个方面更容易?如何简单地安排公式?由于关键短语是“对于大n直接计算此类乘积非常费力”,因此自然而然地会在减少计算量的情况下假设更大的简化度。好吧,让我们从这一方面来。从一个和另一个公式中的基本运算次数的位置(从计算机的角度)比较这些公式。在公式有n个乘法。在斯特林公式中,我们有以下操作:- -两次乘法和一次根提取。提取根不是基本操作,但是其实现需要一个计算周期,并且时间越长,所需的计算精度就越高。
- -n个乘法。 。毕竟,我们不会反驳这是一项操作。在这种情况下,我们可以说n!一项操作。至少在没有计算机的情况下,度数和指数函数都不是基本运算。
- -这也不是基本操作,但是其实现需要一个计算周期,并且时间越长,所需的计算精度就越高。
最有趣的是 宣布容易 。从简单性的任何角度来看,此后都无法再进行进一步的推理。因此,很显然,从计算复杂度的角度来看,斯特林公式绝不比定义公式简单。那么为什么我们需要斯特林公式呢?没有普遍的答案。而且,这还不算简单。一切都取决于情况。例如,不太可能简化表达式您需要应用斯特林公式。定义公式立即给出。通常,如果我们具有诸如Formula1≡Formula2的标识,则有时用Formula2替换Formula1是有益的,有时反之亦然。在某些情况下,斯特灵公式的应用会导致其所进入的公式的术语明显减少,这很难确定是否使用了定义公式。至少在统计物理学中是如此。在那里,所有基本数量均以统计权重表示,其公式与阶乘闪烁。但是,例如,熵是通过状态数的自然对数表示的。这是形式的角色开始发挥作用的地方,在这种情况下,通过阶数来表示阶乘:以下是斯特林公式的应用示例,摘自菲希滕霍茨(v.2):
2.记号的含义
以教科书“基本粒子物理学”为作者,N.F。Nelipa,莫斯科,“高等学校”,1977年。在第19页上,记录了动量和坐标表示之间的关系:我们看到该公式同时包含φ和φ。如果这是一个身份,那么看看这个公式,一个不太老练的人可以得出这些结论。我们取φ(x)= 1然后从(1)得到
1=(1/(2π)2)∫dpe−ipx1
得到了“奇妙”的团结分解,或者类似地,
sin(x)=(1/(2π)2)∫dpe−ipxsin(p)
所有这些显然都是胡说八道。那怎么办?或者关系(1)应该解释为以下类型的方程x2=bx?我们看其他书。这是另一本“基本粒子物理学”,作者加齐奥罗维奇(Gaziorovich),莫斯科,“科学”,1969年。在第20页上,我们有公式φ(x)=(1/(2π)2)∫dpe−ipxφ̃(p) (2)
我松了一口气。这只是坐标和动量表示之间的联系,它是通过傅立叶展开从数学的观点给出的。此处φ和φ̃是不同的功能。但是公式(1)Nelips呢?从数学的角度来看,这是不正确的。如果φ是一个函数,则φ(x)和φ(p)都是一个函数。我遭受了很长时间的折磨(“作者不禁注意到这一点。这意味着情况比较棘手”),然后从物理学的角度找到了借口。在这里是:φ(x)和φ(p)是不相同的函数,它们是一个场φ,并且表示形式不同。该字段是一个,但是其表示形式有所不同。视图类型由方括号中的字母指定。我们关注领域不变的事实。观点正在改变。所以我放心了。但是,先生们,作者们,您正在写教科书。向凡人解释什么是什么。然后,读者必须为作者找到借口。此外,我将转向NN Bogolyubov和DV Shirkov所著的苏联量子经典“量子场论简介”(1973年,莫斯科),第28页。φ(x)=(1/(2π)3/2)∫dke−ikxφ̃(k) (3)
精细。与前面提到的加齐奥罗维奇相似。但是,进一步看。我引用:“ ...我们发现函数φ̃(k)满足方程
(k2−m2)φ̃(k)=0
因此,可以表示为φ̃(k)=δ(k2−m2)φ(k)
而且,据说,考虑到这一点,分解(3)将采取以下形式:φ(x)=(1/(2π)3/2)∫dke−ikxδ(k2−m2)φ(k) (4)
同样,我们返回到φ到φ的表示形式。从可理解的加齐奥罗维奇来到了难以理解的尼利佩。这是什么意思?这是方程式吗?我认为在这里也有必要给出与上述Nelipa情况类似的解释。这确实是一个花招。由于某种原因,这种花招只能在苏联作家的书中遇到我。我将返回Nelip的作者。我们以他的书“基本粒子的物理学。仪表场。推荐该书作为学习指南。这使教科书必须尽量减少各种默认值。无需强迫学生考虑解决默认值的问题。对他来说已经很难了。但是,我们采用公式(1.2.14)和前面的文本:矩阵λk 满足以下换向关系(李代数):[λk,λj]−=2ifkjnλn,Spλiλjk=2δij (1.2.14)
没有一个词说求和是n的意思。这既没有在序言中也没有在正文中。书中有很多这样的公式。而且,引言中说:“两个四维向量的标量积写为(ab)=aμbμ=a0b0−a1b1−a2b2−a3b3=a0b0−(ab)此规则是否适用于(1.2.14)?索引在那里重复,但是没有四维向量。所有这些都是因为Nelipa决定不区分协变向量和协变向量,从而摆脱了上标。他们将协变矢量(普通矢量)与协变矢量(covector,shape)区分开。通常,较高的指数表示协方差,较低的指数表示协方差。然后,观察爱因斯坦的规则并考虑aμ=gμνaν,gμν=diag{1,−1,−1,−1} 我们有 aμbμ=a0b0+a1b1+a2b2+a3b3=a0b0−a1b1−a2b2−a3b3总的来说,我不再阅读Nelipa的书了。3.较大的花形测量
3.1。狄拉克
我们阅读了他的《量子力学原理》:A, , , . A , , . , , . , , a, , , . , . , , 测量总是导致系统跳入该动态变量的本征状态,对其进行了测量,并且该本征状态与之相关的本征值等于测量结果
3.2。兰道
我们读它为“量子力学。“非相对论”:如果电子处于状态 Ψn(q),然后进行测量 f确定检测值 fn。但是经过测量,电子将能够φn(q)与原版不同,其中的价值 f不再具有任何特定含义。因此,如果我们在第一个电子之后立即进行了第二次电子测量,我们将得到f , . ( ) φn(q), – Ψn(q), . .
φn(q,t), φn(q). m- , t, ∫φn(q,t)Ψm∗(q)dq。
我们看到,量子力学中的测量过程具有两个方面的特征-它与过去和未来的作用并不重合。与过去有关,它验证了由先前维度创建的状态所预测的各种可能结果的概率。关于未来,它创造了一个新的状态。因此,测量过程的本质就是深不可逆。它将两个时间方向的物理不等式引入物理现象,即 导致过去与未来之间的区别。
3.3。布洛欣采夫
我们读了他的《量子力学基础》:, , “ ”, .
, .
. () . , .
, , .. .
将纯系谱转换成混合谱系,无非就是根据仪器所收集的纯系谱,将原始系谱的光谱分解成光谱的实际实现。
一个经典的测量设备不过是一个量子集成的光谱分析仪,借助它可以研究其性质。
3.4。苏斯金德
我们读它为“量子力学。理论上的最小值。”… . . , . , , . . LL. ? . . , . .
. L
|Ψ>=∑iαi|λi>
|αj|2λjL, |λj>. .
( — ) . ?
. . .
3.5.
在我看来,费曼拥有关于量子力学的最好的普通物理学教科书。这是一本很棒的书,《量子力学》。但是,他没有在任何地方解释测量结果。但是出现了他们的花魁,这使我陷入了停顿。但是,还有另一回事。 3.6。威曼
他有一本书叫做《量子物理学》,这是伯克利优秀物理课程的一部分。以下是“原则上是否可以预测每次测量的结果?”这一段的引文。, , . , , . , , . «» . . 4 , , . , , , «» .
, , , . ( ), .
, . , , , . ,
3.7.
因此,我们有两种观点:- 如果测量可观察 A我们得到了结果 aj然后经过测量,系统处于状态 |aj>。这就是所谓的投影假设。名字来自哪里。在测量之前,状态向量可以表示为|Ψ>=∑ici|ai>。在测量之后|Ψ′>=|aj>。或者,从数学上讲,维投影原始向量|Ψ> 在展开中的其中一个轴(在本例中为j轴)上,由索引i编号 |Ψ>=∑ici|ai>
- 如果测量可观察 A我们得到了结果 aj,这并不意味着在测量之后系统处于一种状态 |aj>。但是,可以通过求解Schrödinger方程确定该状态,该方程描述了设备与被测系统之间的相互作用。
另一种选择是:a)在测量之间,状态向量根据Schrödinger方程确定性地变化。在测量期间,状态向量以不确定的方式崩溃。这是不确定性归约的假设。b)在两次测量之间,状态向量根据Schrödinger方程确定性地变化。并且在测量过程中,状态向量根据Schrödinger方程以确定的方式变化,在其中引入了被测系统和测量设备之间相互作用的哈密顿量。为什么不同的解释不会干扰量子力学的应用?但是因为教科书中讨论的所有示例都涉及从准备到衡量的演变。它由Schrödinger方程描述。现在谁是对的?我认为,按照备选方案2和b),Landau是正确的。此外,以下符号将适用:A -可观察的物理量 a-可观察的测量结果 A, |a>是观察到的特征向量 A对应于特征值 a。这是上述关于谁是正确的陈述的特定论点。 3.7.1。否定投影假设
如果测量可观察 A我们得到了结果 a,那么除了我们得到 a。这并不意味着测量后系统处于状态|a>。这并没有说明测量前系统的状态。但是如果用数量的多次测量A 在一个准备好的合奏中,统计数字给出了含义 ai随着频率 cici∗-然后通过波函数描述测量之前的整体|Ψ>=∑ici|ai>哪里 A|ai>=ai|ai>测量后,将通过另一个波动函数来描述,该波动函数是为设备+物体相互作用记录的Schrödinger方程的解。如果我们解决了微系统和经典宏系统之间相互作用的问题,那么自然就可以求助于Schrödinger方程,并在某个阶段涉及宏系统的经典属性。突然之间,我们发现宏系统是微系统特性的度量工具,因此,根据哥本哈根的解释,薛定ding方程不适用。这有点不自然。以计算在粒子磁场中通过气泡腔飞行的高能电子的轨迹为例(轨迹可视化器)。如果我们让物理学解决磁场中的过冷液体中高能电子的运动问题,那么他将开始思考如何应用量子力学而不是忽略...通常,他将开始解决问题。如果他宣布自己正在计算测量过程,然后,回想起哥本哈根的解释,他会大声疾呼,一切都在突然发生,这不受Schrödinger方程式的约束,这意味着没有什么要考虑的...我不会相信...通常,对测量的不同解释并不能阻止量子力学的发展,在量子力学中,仅考虑遵循量子力学动力学方程的过程。测量后发生了什么,没关系。但是近年来,他们开始谈论量子力学的非局部性。而这恰恰与尺寸的解释有关。如果测量产生状态,则在测量纠缠系统的子系统时,将自动测量观察到的和第二个未测量子系统的值。由于测量可以创建状态,因此我们可以立即创建第二个子系统的状态。即使第二个子系统从第一年转移到了光年。这是一个悖论。如果您坚持不创造而是发现测量的观点,就不会出现这种情况。就像在经典中一样。但在经典著作中,发现的状态将在不久的将来与他同在-动态始于检测到的初始条件。在量子力学中,测量后将有一个完全不同的状态,通常情况下是未知的。如果测量了此坐标并且被测系统没有消失,则根据相对论的特殊理论,坐标将在短时间内变化不大。如果是脉冲,那么在测量之后也可以是其他脉冲。这完全取决于测量过程:通过康普顿效应进行测量,在磁场中沿轨迹曲率进行测量等。-一般来说,在每个步骤之后,结果都会有所不同。此外,归约假设提供了一种简便的方法来准备状态向量,该状态向量是所观察到的特征向量A。足以衡量A。太容易了吗?我们可以衡量A 并获得价值 a。如果您遵守投影假设,则在测量后系统处于一种状态|a>。所以如果我们重新测量A然后我们得到 a。并根据减少的假设,将测量后的系统置于|a>。等等。这意味着一系列的测量A 会给我们意义 a和条件 |a>。奇怪吗?对我来说似乎很奇怪。 3.7.2。拒绝非确定性减少
在这里,否认不是物理上的,而是认识论上的。如果测量行为不服从薛定er方程,则这将一种二元论作为一种理论引入量子力学。一方面,在测量之前,状态向量确定性地变化,并且在测量期间,不知道是什么,此外,还不清楚什么是某种理论上本身无法获得的东西。从这个角度来看,甚至牛顿力学也更加一致。她确定地解释了一切。 3.8。摘要
可观测值的测量可以分为两个阶段:准备。其输出是可测量的整体维。它的输出是所测量数量的值和一个新系综的某个新状态 3.8.1。烹饪
烹饪设备以特定状态准备系统。可以通过测量仪器进行检查,并通过对准备好的合奏进行一系列测量进行统计检查。制备装置的例子:棱镜,其准备混合一定长度的纯态-光;Stern-Gerlach设备是带有旋转粒子的“棱镜”。粒子加速器 望远镜。准备不能衡量。在输入和输出之间,系统遵循Schrödinger方程,该方程考虑了系统与烹饪设备之间的相互作用。在Stern-Gerlach设备中,这是粒子磁矩与设备磁场的相互作用。 3.8.2。测量
测量设备检测测量值的特定值。测量仪器示例:眼图,电压表,电流表,盖革计数器。测量之后,如果系统没有被测量破坏,则系统将进入其他状态。在测量的输入和输出之间,系统遵循Schrödinger方程,该方程考虑了系统与测量设备之间的相互作用。观测仪器A,不一定要在测量后准备状态 |a>。在检测到可观察值的整体上进行测量会在测量之前确定状态信息。由于仪表与被测系统之间存在某种物理交互作用,因此将设备的读数创建为测量过程的整体特征,并在测量后获取完成值,测量状态在测量之前已准备就绪。测量时,会发生某种物理过程。特别是为此,有必要求解被测系统与仪表相互作用的动力学方程(在非相对论情况下为薛定ding时间方程)。测量后真正准备好了什么-这将显示测量后准备好的状态下的测量结果。这可能是原始系统的一种新状态,也可能是原始系统没有剩余。最后也许例如,通过吸收法测量光子能量时。几乎是警句:烹饪 |a>不衡量 A,以及测量 A不煮 |a>。在这里,不确定性关系出现在准备和测量的其他过程中。