Квантовая теория: концепции и методы - Quantum Theory: Concepts and Methods
Квантовая теория: концепции и методы - это учебник по квантовой физике, изданный израильским физиком Ашером Пересом 1993 года .
Содержание
В своем предисловии Перес резюмировал свои цели следующим образом:
Цель этой книги - прояснить концептуальный смысл квантовой теории и объяснить некоторые математические методы, которые она использует. Этот текст не касается специализированных тем, таких как атомная структура или сильные или слабые взаимодействия, а касается самих основ теории. Однако это не книга по философии науки . Подход прагматичный и строго инструменталистский. Такое отношение, несомненно, вызовет отвращение у некоторых читателей, но в нем есть своя логика: квантовые явления не происходят в гильбертовом пространстве , они происходят в лаборатории.
Книга разделена на три части. Первый, «Сбор инструментов», вводит квантовую механику как теорию «приготовлений» и «тестов» и развивает математический формализм гильбертовых пространств, завершая его спектральной теорией, используемой для понимания квантовой механики непрерывных наблюдаемых. . Часть II, «Криптодетерминизм и квантовая неразрывность», посвящена теореме Белла и другим демонстрациям того, что квантовая механика несовместима с локальными теориями скрытых переменных . (Среди его содержательного обсуждения провала скрытых переменных теорий , книга включает в себя FORTRAN программы для тестирования является ли список векторов , образует конфигурацию Кохена-Шпекер .) Часть III, «Квантовая динамика и информация», охватывает роль пространственно - временной симметрии в квантовой физике - связь квантовой информации с термодинамикой , методы полуклассического приближения , квантовый хаос и подход к измерению в квантовой механике .
Чтобы создать рисунки в своей главе о квантовом хаосе, включая графики хаотического движения в фазовом пространстве , Перес написал код PostScript, который выполнял моделирование на самом принтере.
Книга развивает методологию математического представления квантовых измерений с помощью POVM и дает первое педагогическое объяснение того, как использовать POVM для квантового распределения ключей . Перес преуменьшил важность принципа неопределенности ; этот конкретный термин появляется в его указателе только один раз, и его запись указывает на ту же страницу в указателе.
Прием
Физик Лесли Э. Баллентайн дал учебнику положительный отзыв, назвав его хорошим введением в основы квантовой теории и проводимые в ней исследования. Джон К. Баез также дал книге положительную оценку, назвав ее «трезвой головой» и обнаружив, что она содержит «много драгоценных камней, которых я не видел», например теорему Вигнера – Араки – Янасе . Майкл Нильсен написал об учебнике: «Откровение! Внезапно все ключевые результаты 30-летней работы (некоторые из них - благодаря Ашеру) были превращены в красивые и простые объяснения». Нильсен и Исаак Чуанг сказали в своем собственном влиятельном учебнике, что Перес был «великолепен», предоставив «чрезвычайно ясное изложение элементарной квантовой механики», а также «обширное обсуждение неравенств Белла и связанных с ними результатов».
Н. Дэвид Мермин писал, что Перес преодолел «текстовый разрыв» между концептуально ориентированными книгами, направленными на понимание того, что квантовая физика подразумевает о природе мира, и более практическими книгами, предназначенными для обучения применению квантовой механики. Мермин счел книгу достойной похвалы, отметив, что у него «всего несколько жалоб». Он написал:
Перес неосторожно проводит различие между различными видами предположений, необходимых для доказательства невозможности теории без скрытых переменных, воспроизводящей статистические предсказания квантовой механики. Я предполагаю, что это потому, что, несмотря на то, что он мастерски практикует этот конкретный вид искусства, в глубине души он настолько твердо убежден, что скрытые переменные не могут уловить сущность квантовой механики, что его просто не интересует, что именно вы нужно предположить, чтобы доказать, что они не могут.
Мермин назвал книгу «сокровищницей новых взглядов на квантовую механику» и сказал, что темы, выбранные Пересом, представляют собой «каталог общих упущений» из других подходов.
Мейнхард Э. Майер заявил, что «порекомендует ее всем, кто преподает или изучает квантовую механику», считая часть II самой интересной из книги. Хотя он отметил некоторое разочарование по поводу того, что Перес выбрал темы для включения в главу об измерении , он зарезервировал большую часть своего негатива для издателя, заявив (как и Баллентайн), что они установили цену на книгу вне досягаемости аспирантов:
Такая практика ценообразования неоправданна, если учесть, что многие издатели больше предоставляют очень мало услуг по редактированию или верстке, что очевидно из « TeX- подобного» вида большинства недавно опубликованных книг, включая эту.
Мермин, Майер и Баез отметили, что Перес вкратце отклонил многомировую интерпретацию квантовой механики. Перес утверждал, что все разновидности интерпретаций многих миров просто смещают произвольность или расплывчатость идеи коллапса волновой функции к вопросу о том, когда «миры» можно рассматривать как отдельные, и что на самом деле нельзя сформулировать объективный критерий для этого разделения. Более того, Перес в том же кратком разделе отверг модели «спонтанного коллапса», такие как теория Жирарди – Римини – Вебера , обозначив их как «мутации» квантовой механики.
Мануэль Бехтольд проанализировал учебник Переса с точки зрения философского прагматизма . Утверждение Переса в его учебнике о том, что классический аналог квантового состояния - это функция плотности Лиувилля, оказало влияние на развитие QBism .
Сопутствующие работы
Джон Уотроус относит учебник Переса к «незаменимым источникам», наряду с « Квантовыми вычислениями и квантовой информацией» Нильсена и Чуанга и « Теорией квантовой информации» Марка Уайльда . В некрологе Переса Уильям Вуттерс , Чарльз Беннет и соавторы называют квантовую теорию: концепции и методы «современным преемником» « Математических основ квантовой механики » Джона фон Неймана 1955 года .
Редакции
- Перес, Ашер (1993). Квантовая теория: концепции и методы . Kluwer . ISBN 0-7923-2549-4 . OCLC 28854083 . Оригинальный переплет.
- Перес, Ашер (1995). Квантовая теория: концепции и методы . Kluwer . ISBN 9780792336327 . OCLC 901395752 . Отпечаток в мягкой обложке.
- Перес, Ашер (2001). ペ レ ス 量子 論 の 概念 と 手法 - 先端 研究 へ の ア プ ロ ー チ (на японском языке). Перевод Эба, Ичиро; Яманака, Йошия; Накадзато, Хиромичи. Марузен. ISBN 9784621049228 . OCLC 834645102 .