Квантовая механика

Да ничего. Мы просто рассуждали о том, что все когда-то на кого-то учились, да лет через 10 уже почти все подзабыли. Остались лишь базовые знания.

И теперь практика. http://science.compulenta.ru/706712/

Это всего лишь доказательство, что слабые измерения можно применять. На сколько я понял они определяли поляризацию фотона. А мы говорим сейчас о принципе неопределённости Гейзенберга. Который они так и не опровергли.

А где схлопывание в частицу ты углядел?

man волновая функция

Надо посмотреть, как можно модифицировать уравнения на матрицу плотности так, чтобы добиться такого эффекта.

Ну есть у тебя в данном случае волновой функционал, который показыват, с какой вероятностью поле находится в данной конфигурации.

В итоге было обнаружено, что соотношение точности измерения и возмущения для такого двойного слабого измерения ниже, чем это следует из гейзенберговского соотношения точности измерений и уровня возмущений.

Это понятно, но вот когда они повторят тот эксперимент (не помню как называется), когда одиночный фотон пролетает одновременно в две прорези и применят свою слабую измерялку и дадут объяснение почему это так, тогда да, я преклоню перед ними голову и скажу молодцы ребята! А пока, загадка остается в силе

Ты об этом?

Да. Может быть это фейк желтой прессы? А то как то тихо эта новость проскочила в мире. Я например впервый раз слышу что слабые измерения уже применяются

3. Как ныне физика рассматривает свет? Вроде как опыт Юнга доказал, что свет - волна. Но при этом, когда мы пытаемся 'поймать' свет - мы получаем отдельные частицы - фотоны. Корпускулярно-волновой дуализм? Как это проще всего понять?

Если бы ты прошёл школьный курс физики, ты бы знал про волну де Бройля.

Т.е. мозг в процессе мышления как бы 'воспринимает' и перебирает одновременно сразу множество вариантов (а точнее - их суперпозицию), а затем (просветление!) все эти варианты «схлопываются» до единственного варианта - результата процесса мышления.

Это вопрос к биологам. Одно дело — как мы воспринимаем себя, другое дело — что наука знает про работу головного мозга.

существует множество интерпретаций квантовой механики.

Считайте, что всё, что не копенгаген — дурь. По сути это и есть «никакая» (или минималистичная в смысле бритвы Оккама) интерпретация. Разные интерпретации так же не следует путать с разными теориями: все интерпретации друг другу полностью экваивалентны.

этот самый коллапс волновой функции и является основой нашего сознания

В конечном счёте — «всё квантовое», но проводить параллель квантовости с такой сложной макроскопикой, как сознание, на данном уровне науки попахивает грибами.

1. Что конкретно понимается под 'коллапсом волновой функции'?

В дираковском описании это бы звучало так:
Аксиома-постулат квантовой механики о том, что после измерения физической величины (она отождествляется эрмитовым оператором) в произвольном квантовом состоянии последнее переходит в одно из тех состояний, которые являются собственными векторами этой физической величины. Вероятность, какой именно собственный вектор будет выбран, определяется квадратом модулей коэффциентов разложения вектора состояния по собственным векторам оператора физической величины. В частности, если квантовое состояние — уже собственный вектор какой-то физической величины, при измерении этой же физической величины оно не изменяется.

Я воспринимаю эту функцию как чисто математический объект (хотя некоторые физики считают ее объектом реального мира).

Правильнее говорить не о волновых функциях, а в векторах состояний. Волновая функция — просто вектор состояния в координатном представлении (вектор в заданном базисе). Есть и другие представления: импульсное, фоковское и т.д.

Что значит, что она коллапсирует? Ну да, мы заранее не знаем результата измерения, да, есть распределение вероятностей...ну и что? Не является ли это просто показателем того, что у нас не хватает знаний?

Нет, не является. Из неравенств Белла следует, что любая такая теория, в которой мы бы «знали», противоречила эксперименту. Читайте про локальность и реализм. Классические теории одновременно локальны и реалистичны, а любая квантовая теория, не противоречащая эксперименту, обязана отказаться хотя бы от одного из этих свойств. Обычно отказываются от локальности. Локальность — невозможность связи между системами без взаимодействий (реализм — невозможность нарушать принцип причинности и т.п., кажется).

Есть экспериментальные проверки неравенств Белла, разговоры о том, что не все loophole-ы в проверке неравенств Белла заткнуты и прочая мутотень. Ещё есть всякие тонкости о точном классе теорий, которые запрещены неравенствами Белла (или CHSH-неравенствами — их обобщением). Тем не менее, на уровне обывателя про это можно пока не знать.

Ну произвели мы измерение, получили результат. Как копенгагенская интерпретация может утверждать, что ДО измерения система находилась в неопределенном состоянии?

Номинально квантовая механика постулирует, что квантовое состояние задаётся вектором состояния. В случае непрерывных переменных можете считать, что функцией W(q,p) — функцией Вигнера от координаты и импульса. Далее всё, что происходит с состоянием, описывается уравнением эволюции (или постулатом фон Неймана о коллапсе волновой функции при её измерении). Всё что, следует из такого описания, надёжно проверено экспериментом, а саму функцию Вигнера (она задаёт квантовое состояние как и волновая функция — это просто другое описание) можно реконструировать в эксперименте с любой точностью, если у вас есть достаточно большое количество идентичных копий какого-то квантового состояния. Собственно, квантовое состояние у системы есть всегда, а квантовая механика лишь регламентирует как оно меняется. И именно поэтому ваш вопрос бессмысленен: нет понятия определённого состояния или неопределённого — одно и то же состояние может быть «определённым» с точки зрения измерения координаты (быть собственным для оператора координаты), но при этом «неопределённым» с точки зрения импульса (или любой другой физической величины).

Ведь тот факт, что МЫ не знаем параметров состояния системы не говорит о том, что сама система находится в неопределенном состоянии, и даже в суперпозиции состояний, а приходит к единому состоянию лишь БЛАГОДАРЯ акту измерения?

См. выше. Понятия «единого» состояния тоже нет. Суперпозиция лишь утверждает, что если каждый из векторов соответствует валидному квантовому состоянию, то их суперпозиция тоже. С любой системой ассоциируется векторное пространство состояний (гильбертово), минимальной размерности 2, и любое допустимое состояние для заданной системы — вектор в этом пространстве.

2. Каким образом все-таки квантовые эффекты влияют на работу нашего мозга? Что почитать на эту тему?

Это к биологам. Уверен на 99%, что это всё полная чушь.

3. Как ныне физика рассматривает свет? Вроде как опыт Юнга доказал, что свет - волна. Но при этом, когда мы пытаемся 'поймать' свет - мы получаем отдельные частицы - фотоны. Корпускулярно-волновой дуализм? Как это проще всего понять?

Это очень сложный вопрос. Если бы вы спросили про электроны, ответить было бы проще, огородившись рамками низких энергий и нерелятивистской квантовой механикой. Но последовательная теория света — квантовая теория электромагнитного поля, т.е. здесь на самом деле нет промежуточной теории типа «нерелятивистской квантовой механики фотонов». И волновой функции у фотона тоже нет (хотя есть попытки её ввести в некоторых слишком приближённых теориях). Точнее, даже сама постановка такого вопроса бессмысленна, т.к. фотон, в отличие от всяких массовых частиц (электронов, протонов), не существует как неуничтожимая частица, как данность (даже в приближении). Более того, электромагнитное поле тем сложнее других полей, что оно векторное и имеет спин (поляризацию).

Можете считать, что в самом простейшем случае электромагнитное поле в квантовой теории поля (это более общая теория, чем квантовая [нерелятивистская] механика, и более фундаментальная) описывается функцией от двух переменных (электрической и магнитной составляющей поля). Можно эту функцию, описывающую состояние поля, считать аналогом волновой функции частиц.

Ещё стоит отметить, что релятивистской квантовой механики не существует (она непостроима), т.е. квантовая механика, работающая в том числе в релятивистском случае, необходимо становится теорией какого-то поля (мюонного, электронного, электромагнитного и т.д. — тысячи их), потому всегда подразумевают под квантовой механикой нерелятивистскую теорию, а под квантовой теорией поля — релятивистскую (есть и классическая теория поля [в классической физике]).

Электромагнитное поле может находится в состоянии с некоторым числом фотонов или в суперпозиции с разным числом фотонов, где под фотоном подразумевается не частица (как в нерелятивистской квантовой механике), а, по сути, единица энергии. Как вы привыкли думать про соотношение неопределённостей (координата и импульс не определены), так и фотоны играют подобную роль для состояния поля (число фотонов не определено).

Если перейти к квантовой теории поля для всего, то понятие квантовой частицы вообще теряет смысл. Считайте, что с точки зрения современной физики никаких частиц нет, а есть квантовые поля. При высоких энергиях (БАК) так всё и описывают. Электрон может возникнуть или исчезнуть, потому говорят про электронное поле, котрое находится (в общем случае) суперпозиции состояний «электрон есть» и «электрона нет» (в данной точке пространства). Но, когда мы переходим к низким энергиям, электрон можно описывать приближённо, и вот тут-то и возникает «квантовая частица» как некая «неуничтожимая» данность, и вот эту данность волновым вектором/функцией (или функцией Вигнера) и описывают.

Возвращаясь к вашему вопросу: лучше на него ответить, всюду заменив слово фотон на электрон. Итак, «корпускулярно-волновой дуализм» — школоло, нет такого термина или понятия. В лучшем случае, это история физики. Никто не говорит в современной науке на такими терминами. Если вам угодно, квантовая частица в общем случае не является ни волной, ни частицей, она — некая данность, описываемая вектором состояния, который в некоторых частных случаях может иметь свойства, близкие к волновым, а в других — к тем, что у обычных частиц (зависит от эксперимента). Иногда отличия настолько малы, что можно вообще пренебречь тем, что это не волна (или не частица). Но в общем случае оно — ни то, ни другое. Именно поэтому квантовая механика и оперирует с универсальным понятием волновой функции (или вектора состояния), и не делит их на классы.

Ну вон в вики, например, пишут, что в 2010 году проверяли квантовую запутанность - разнесли запутанные частицы на 144 километра друг от друга, изменили состояние одной - мгновенно изменилось состояние другой (возможно, неправильно сформулировал). Т.е. вроде как подтвердили квантовую запутанность. Как такое вообще возможно?

Термин «частицы» — общепринятый жаргонизм, который часто облегчает язык специалистов, но при этом же и затуманивает суть для незнающих. С точки зрения квантовой механики квантовое состояние неделимо. Т.е. нет никаких двух частиц, а есть единая система в пространстве большей размерности, где это пространство может быть (в общем случае по-разному) разбито на подсистемы. Иногда отождествляют подсистемы со степенями свободы (как с разными частицами). Если волновая функция — произведение волновых функций, говорят, что подсистемы (частицы) независимы. В общем случае это не так.

Можно представить, что у вас есть одна волновая функция, как облачко вероятности в пространстве, но сильно сплющенное, так что между разными его концами 144км. И воздействуя как бы на один его конец, реально вы воздействуете на него на всё, потому что оно неделимо. Ваше измерение изменяет это облако таким образом, что результат второго измерения точно скоррелирован с результатом первого (строго противоположен). Здесь принципиально то, что результат измерения на одном конце полностью случаен, а потому нельзя сказать заранее что получится на втором конце (хотя мы и знаем, что там будет строго противоположный результат). Именно из-за этого не удаётся передавать информацию быстрее скорости света. Где-то были относительно популярные объяснения ЭПР-эксперимента, математика там несложная. Если его понять, всё остальное будет казаться полуочевидным.

Значит, вероятность нахождения - это лишь от нашего незнания? При этом сама система строго детерминирована?

Основная проблема тех, кто изучает квантовую механику (или считает, что её знает — книжки пишет, лекции читает) в том, что он следует историческому пути понимания квантовой механики, а это неправильно, это уже история физики. Да и исторический путь был бы не так страшен, если бы его рассказывали полностью, вплоть до современного понимания, но принято оставаться в рамках 30ых годов прошлого века.

Грубо говоря, зарубите себе на носу: квантовая механика, как более общая теория, чем классическая (по крайней мере, она на это претендует хотя бы идеологически и философски) не может быть сведена к классической или быть объяснённой через неё. В ней есть то, чего принципиально в классической физике (а также в нашем обыденном опыте и здравом смысле) нет. Потому правильный вопрос — как в пределе из более общей теории (квантовой) получается теория частная, работающая на нам привычных масштабах (классическая). И основные понятия, к которым надо привыкать как к данности — аксиомы квантовой механики, а не наши обыденные «детерминированно», «чему равен импульс и координата» и т.д. Недетерминированность — более общий случай, он принимается за постулат. А детерминированность потом возникает как частный случай при каиких-то параметрах или при переходе к крупным макроскопическим системам.

Мне нравится идея что именно в этот момент(а не тогда, когда, как нам кажется, происходит событие) неопределённое будущее становится определённым прошлым. Для одного «наблюдателя», оставаясь неопределённым будущем для всей остальной Вселенной.

Ну ведь грибы же.

Значит, вероятность нахождения - это лишь от нашего незнания?

Почему же? Просто любая попытка определить параметры квантовой частицы приведет к изменению этих параметров.

Неверно. Во-первых не любая попытка, а только та, когда измеряется физическая наблюдаемая (физическая величина) для состояния, которое не является собственным для оператора этой наблюдаемой. Во-вторых, изменяются не параметры (если только вы не имели тут представление гайзенберга в противовес шредингеровскому), а вектор состояния. Т.е. никаких параметров не было ни до, ни после измерения (в общем случае), но были их вероятности до, и стали их вероятности после. Если определение параметров определяется более умным образом, чем фон-Ноймановское измерение — например, через POVM-измерение (это их обобщение), то даже коллапса волновой функции не произойдёт.

это теория скрытых параметров. Эксперименты её опровергают, хотя пока их не настолько много, чтоб развеять все сомнения.

да, читал, что эксперименты ее опровергают. Допустим, она неверна. Как тогда это понимать? Меня очень привлекает детерменизм, механицизм и т.п. - ибо это кажется логичным. А тут получается...а вообще непонятно что получается!

Выше я написал про локальность и реализм. Можете погуглить и почитать поподробней.

Есть теория вероятности, она и в классической физике применяется — например, в статистической физике. Детерминизма в классической статфизике, кстати, нету в том смысле, что уравнения движения не симметричны по отношению к направлению времени. Берёте классическую механику и симметрия по времени там есть, а обобщаете её на систему многих частиц — и уже нету. Да и чтоб обобщить, надо постулировать метод усреднения, который из механики не следует (берётся по сути из эксперимента), и для разных систем он разный. Многие фундаментальные вопросы возникают уже в классической статистике, просто широкие народные массы об этом не знают. Вон, Больцман вообще жизнь самоубийством кончил, так и не будучи понятым.

я считаю, что, по большей части, вся эта вероятностная составляющая и всякие «схлопывания» порождены несовершенством современных измерительных приборов.

А мне кажется, что приборы здесь ни при чём. Наоборот: однажды понимание дойдёт до такой степени, что покажут, что отсутствие схлапывания привело бы к таким-то и таким-то парадоксам, которые совершенно несовместимы с нашей реальностью. Например, для неравенств Белла, сколь чудны бы они ни были, показали: будь у нас теория, где неравенства нарушаются лишь чуть-чуть сильней, чем допускает квантовая механика, и мы моментально получим слабое нарушение каузальности (причинности). Вот такой подход к исследованию глубин — правильная терфизика, и очень физично всё получается. Грубо говоря, квантовая механика — ровно настолько сумасшедшая теория, насколько это совместимо с нашей реальностью :) Сделал её более сумасшедшей — получишь чушь. Жаль, в говноуниверах (в России других нет) про это ещё лет 100 рассказывать не будут точно. Кому интересно — читайте про нелокальный ящик Попеску.

Мы действительно не в курсе, в каком состоянии находится система до измерения, а с измерением узнаём только либо скорость, либо направление(ман неопределённость Гейзенберга)

Другие физические величины отменили? Хотя бы ту же энергию, которую иногда жаргонно называют «измерение числа фотонов». А если POVM-измерение, то что мы узнаём? Вот хочу я, допустим, померить координату и импульс одновременно, но с точностью не 100% (иначе коллапс произойдёт), а с ограниченной. И кто мне это запретит? man heterodyne measurement. А что касается «в каком состоянии находится система до измерения» — иногда мы это знаем, т.к. систему создавали сами, состояние уже реконструировали по тысяче идентичных копий, и теперь точно знаем, что нам даёт прибор.

А определение этих параметров производится воздействием на систему и мы не знаем в каком состоянии будет находиться система через некоторое время после измерения.

После измерения состояние будет эволюционировать согласно уравнению Шредингера (если система изолирована) или согласно другому уравнению (типа Линдблада), если неизолирована. Если умеем точно описать среду — вычислим и будем знать состояние хоть через тысячу лет.

расстояние — не физическая сущность, а лишь мера взаимодействия, что следует из подтверждения существования связанных частиц, уже заметно сложнее.

• Расстояние — не мера взаимодействия запутанных частиц.
• Запутанные частицы скоррелированы, но взаимодействия между ними нет.

В физике чётко определено, что есть взаимодействие. Грубо говоря, никаких сил, полей, скоростей распространения и прочего — ничего из того, что относится к взаимодействим, отнести к корреляциям нельзя.

Тут, действительно — shut up and calculate.

Один когда-то по глупости ляпнул, а остальные до сих пор повторяют. Ничего, что со времён волносрачей прошло уже 100 лет? Если уровень университетских учебников по квантовой механике соответствует 1930-ому году, это ещё ничего не говорит про квантовую механику, как современную науку.

Ну вот а почему они при этом частицы? Потому что порциями. И, да, тоже подозреваю что остальные подражают в этом фотонам.

Частицы — потому что для большинства расчётов приемлемо в лагранжиане/гамильтониане квантового поля разложить по лестничным операторам и выкинуть хвосты разложения. Говорят, те члены, что не выкинули, потом обзывают виртальными частицами на диаграммах (но надо понимать, что это просто удобный жаргон и никаких виртуальных частиц на самом деле нет).

Лестничные операторы переводят поле из одного энергетического состояния в другое (суперпозиция состояний тоже возможна). Количество энергии поля мерят в частицах (если грубо), т.е. частица — единица энергии. Собственно, школьное E=mc^2 нам как бы намекает.

Чуть не забыл
http://ru.wikiquote.org/wiki/Ричард_Фейнман
Я думаю, что смело могу утверждать: квантовую механику не понимает никто.

Что значит «понимать»? Если что, со времён, когда Фейнман активно работал, прошло уже минимум лет 35. Было бы глупостью считать, что если учебники переписываются один-в-один по 50-100 лет, то и наука за 30 лет почти не меняется. Сравните себя в 1ом классе, и после института. Чувствуете разницу? Вот и наука растёт так же. Где-то даже была фраза про то, что количество знаний человечества удваивается каждые столько-то лет.

Да и проще объединить сразу материю и поле воедино, не проводя между ними четкой границы (которой все равно не существует).

Так давно ж объдинено: материи попросту нет, а поля есть. Читайте материалы по quantum field theory. Разделение материи (частиц) и поля — удобная приближённая модель описания в низкоэнергетическом пределе.

Я интересовался квантовой физикой лет 10 назад. И выше уже писали про слабые взаимодействия, лет через 10 ещё чтонить придумают (:

Квант - и есть волна, просто когда он ни с чем не взаимодействует, он летит в «размазанном» виде. При контакте эта «размазня» просто схлопывается в частицу.

А почему? И как?

Никак, это ж бред по-моему. Про размазню иногда говорят, когда обсуждают расплывание волновых пакетов и т.п., но волновой пакет — это уже куча частиц, если угодно.

Если ты хочешь изучить квантовую механику, то стоит изучить её матаппарат.

Это правда. Для поверхностного вникания достаточно знать линейную алгебру, кстати. Просто, если изучать с нуля и по хорошим материалам, многие вопросы отпадут сами собой. Есть достаточно популярная книжка по квантовым вычислениям (Нильсон & Чанг), там введение в общие вещи хорошо изложено.

И выше уже писали про слабые взаимодействия, лет через 10 ещё чтонить придумают (:

Насколько я понял, слабые измерения — термин от экспериментаторов, которые теорию знают более, чем паршиво. В теории же есть общий тип измерений, POVM. Всё к ним сводится. Можно даже мерить, с какой-то вероятностью что-то получать и далее производить повторные измерения в зависимости от того, что получилось (а получаться будет разное, по вероятности). И любая последовательность таких вещей тоже сводится к POVM (positive operator-valued measure). POVM — вещь не новая, хорошо изученная, активно используется в теории (в том числе в той же квантовой криптографии при анализе безопасности протоколов). И она органично следует из основ квантовой механики, которые ещё фон Нейман изложил (так что на концептуальном уровне тут тоже ничего нового). Экспериментаторы недавно научились делать какие-то из таких нетривиальных измерений и подняли ор на весь мир. Но, извините, никакой Америки они не открыли. Если бы был порушен хотя бы один из постулатов квантмеха, ор был бы таков, что все бы обсуждали это и только это. Был бы прорыв такого же масштаба, как возникновение всей квантовой механики или теории относительности.

Если ввести одну единственную фундаментуальную сущность - информацию - никакого разделения не требуется.

Информационный подход к физике последнее время достаточно популярен, а где-то уже даже мейнстрим («квантовая информатика» как последовательная фундаментальная теоритическая физика для раздела «квантовая механика» — почитайте, что Фукс пишет).

Опять я всё проспал :)

Это не страшно. Страшно, если ты пойдёшь в МФТИ, МГУ, МИФИ и будешь там преподавать. Тогда проспишь не только ты, а тысячи студентов проспят, а потом и вся наука в России. Впрочем, о чём это я... уже давно всё свершилось:

-- Сейчас вы работаете в США. Вам пришлось уехать из России по финансовым причинам?
-- Финансовые причины играли роль, но основная причина была другая.
...
Я уехал собственно потому, что постепенно люди разъезжались из России. К 1998 году уже было мало возможностей для научного общения. Я видел, что в США условия для занятий наукой будут лучше.

Между прочим, это один из лучших теоретиков современности. Он не поленился запилить годную статью в УМН. Там хорошее введение в квантмех с полного нуля: C*-алгебры, автоморфизмы, ромбическая норма, симплектическая геометрия, цепи/коцепи, группы гомологий и алгебры Хопфа. И это не просто математические приукрасы, а реально нужно для коррекции ошибок в квантовых вычислениях. Без надёжной коррекции ошибок (кубиты не могут быть идеальными) квантовые вычисления (компьютер) сделать не получится.

Если судьба кота решается «сейчас», но на расстоянии 6 световых часов - то по ТО это то-же самое, что через 6 часов, а значит состояние кота - то-же, что и в первом эксперименте(только представить это уже труднее). Осталось предположить, что расстояние в 6 световых лет - это частный случай «абсолютно закрытого ящика», и остальные «абсолютно закрытого ящики» работают так-же - и получаем квантовую физику.

Когда мы не можем узнать информацию, потому что кот далеко, это не значит, что этой информации во Вселенной нет. Кто-то может отправиться вместе с котом и знать, что с ним произошло, всегда. В случае же квантовых состояний это не только никто не знает в мире, но даже доказано, что узнать не сможет ни в какой теории (альтернативная теория порушила бы многое из того, что мы знаем, что оно верно, экспериментально — например, нарушение неравенств Белла).

так в том и беда, что ученые говорят, что конкретного состояния до акта измерения у него не существует :(

Тут вопрос, что считать состоянием и что считать конкретным. Суперпозиция двух заданных состояний — вполне конкретное состояние :) И состояние у квантовой системы есть всегда, измерение его лишь изменяет (как и любое другое взаимодействие, эволюция и пр.).

Плясать нужно от того, что по современным представлением абстрактного поля нет. Есть взаимодействие переносчиков этого поля.

Наоборот. И сам термин «квантовая теория поля» нам об этом как бы намекает. Частицы, как удобные для описания поля сущности, возникают лишь в низкоэнергетическом пределе — приближённом описании квантового поля. При чисто полевом описании слово частица играет роль не более, чем псевдонима для внутренней единицы энергии.

Возьмите частный случай, который всем знаком: квантовую оптику. Что значит состояние с пятью фотонами? Это ж не ящик, где внутри 5 шариков. Это именно поле, в котором средняя энергия hw(5+1/2). При этом при измерении можно получить с какой-то вероятностью и ноль фотонов, и миллион, а 5 получается только в среднем. И есть частный случай такого же состояния, которое является фоковским: там энергия поля определена: при всех измерениях получим 5 фотонов. Таким образом, частица/фотон — единица энергии в полевом подходе, а «квантование» лишь задаёт базис/спектр.

Спин это просто. Вращение не подходит, тогда представь тор, у которого колбаса вращается вокруг оси, а сам бублик при этом не вращается.

Спин — это не так просто. Если бы это было действительно вращением, то при повороте на 360 градусов система должна была бы переходить сама в себя. Но этого не происходит (меняется фаза относительно исходного состояния на противоположную). Спин — генератор группы поворотов SO_3, это по определению. Грубо говоря, я бы сказал, что спин — угловой момент, но вращение в сильно абстрактном пространстве, не в конфигурационном.

Есть современные трактовки спина через спиновые томограммы. Там всё легко и просто: вероятность проекций углового момента на направление в трёхмерном пространстве как функция углов, выбирающих направление, задаёт вам всю информацию о спине. Это полностью эквивалентно заданию вектора состояния (есть формулы пересчёта одного в другое).

Как я понял, проблема экспериментальной физики в микромире в том, что наблюдаемый объект невозможно наблюдать, не уничтожая его.

В низкоэнергетическом пределе:
Есть наблюдение квантовой частицы (например, электрона), а есть наблюдение его состояния. И то и другое можно наблюдать, полностью не уничтожая. И теория, и эксперименты на эту тему есть. Это непосредственно следует из основ квантовой механики, тут нет никаких сюрпризов и открытий.

Допустим, мне нужно узнать какую-то информацию о состоянии частицы. Я создаю запутанную пару, позволяю одной частице из этой пары немного провзаимодействовать с измеряемой частицей, а другую часть этой пары я потом померю обычным образом (коллапсом). Если взаимодействие было не сильным, то состояние целевой частицы поменялось мало, но и информации я получу не так много. Сколько точно я могу узнать о нём — отдельный вопрос об оптимальных измерениях, для оценок безопасности квантовых протоколов это всё приходится делать. Уже давно есть целые теории: quantum hypothesis testing, quantum discrimination theory, quantum estimation theory. Товарищ Helstrom ещё в мохнатом 76ом написал книжку «Quantum Detection and Estimation Theory». Почему об этом ничего нет в книжках по квантовой механике — вопрос риторический.

Впрочем, визуально-кинестетические образы тоже помогают. Скажем, я могу представлять квантовую частицу как некий туманный объект. Где плотность «тумана» — квадрат волновой функции.

На самом деле все этот «туман» прекрасно видели и даже работали с ним: вспоминаем школу, химию, облака для орбитаей, s-облака, p-облака, d-облака. Это и есть квадрат модуля волновой функции для стационарных состояний в центрально-симметричном поле. Их можно найти, решив уравнение Шредингера через сферические функции. Математика там ужасная, но смысл прозрачен.

Надо скастовать в тред квантового физика

Это было бы неплохо, но, боюсь, на ЛОРе такого нет.

Раз в год даже квантовые физики могут себе позволить потроллить на лоре и словить очередной перманентный бан :)

Я думаю, в случае представления спина и других характеристик проблема в том, что мы живем в четырехмерном мире и представить себе, скажем, десятимерный, не можем

Простейший спин, т.е. 1/2 — пространство размерности 2, но над полем комплексных чисел, потому представить не получится несмотря на низкую размерность (кажется, это эквивалентно 4х-мерному пространству в некотором смысле — типа тех же матриц Паули или кватернионов). А потом это всё ещё и на конфигурационное пространство (x,y,z) надо отображать, но тут есть какие-то наглядные картинки, типа плотности вероятности, заданной на трёхмерной сфере.

модели, требующие лишней координаты представляю в виде модели в N-1 размерности, а потом _восприятие_ этой модели поднимаю до N-мерного.

У меня так же. Когда в матанализе изучал замены переменных для перехода от декартовых координатх к сферическим в 4ёхмерном пространстве, так себе и воображал, хотя поначалу казалось фантастикой.

Мы просто рассуждали о том, что все когда-то на кого-то учились, да лет через 10 уже почти все подзабыли. Остались лишь базовые знания.

А есть такие упоротые лузеры, которые всю жизнь учатся вместо того, чтобы выбросить из головы всю ту чушь и пойти делать деньги :(

И выше уже писали про слабые взаимодействия

Выше уже упоминали ссылку. В частности, там говорится про слабые измерения:

Как подчеркивает Штейнберг, работа его группы не ставит под сомнение принцип неопределенности. Полученные результаты, в принципе, могут быть выведены и с помощью «стандартной» квантовой механики, но он подчеркивает, что «не обязательно интерпретировать принцип неопределенности столь строго, как мы часто это делаем». А новые интерпретации квантовой механики, такие как теория пилотной волны могли бы «помочь нам думать нестандартно».

Ученый считает, что эта работа может иметь и практические применения, такие как улучшение логических элементов квантовых компьютеров за счет повторения тех операций, которые «не сработали» в прошлые разы. «При нормальной интерпретации квантовой механики мы не можем ставить вопросы о том, что происходило раньше во времени. Нужно что-то вроде слабых измерений, чтобы хотя бы поставить подобные вопросы».

Т.е. ничего концептуально нового. Всё это следует из стандартной квантовой механики, чисто прогресс в эксперименте.

В физике чётко определено, что есть взаимодействие

Хорошо, расстояние — не мера взаимодействия, а мера корреляции. Как бы там ни было, факт есть факт. Для корреляции связанных частиц расстояние не существует.

энергия - это газообразное состояние H2O

э?

да ладно, тут каждый второй аналитик покруче каких то там физиков

кого то ты мне напоминаешь

кого-то ты мне напоминаешь

А именно?

а посоветуйте еще книг по схожей тематике?

и не просто удваивается но и время удвоения сокращается ( т.е Капица-сингулярность :) )

а вообще спасибо за ссылки на матан.