Teoria kwantowa: koncepcje i metody

Quantum Theory: Concepts and Methods to podręcznik fizyki kwantowej z 1993 roku autorstwa izraelskiego fizyka Ashera Peresa .

Zawartość

W przedmowie Peres podsumował swoje cele w następujący sposób:

Celem tej książki jest wyjaśnienie pojęciowego znaczenia teorii kwantowej oraz wyjaśnienie niektórych metod matematycznych, które wykorzystuje. Ten tekst nie dotyczy specjalistycznych tematów, takich jak budowa atomu lub oddziaływania silne lub słabe, ale dotyczy samych podstaw teorii. Nie jest to jednak książka o filozofii nauki . Podejście jest pragmatyczne i ściśle instrumentalne. Taka postawa z pewnością zantagonizuje niektórych czytelników, ale ma swoją logikę: zjawiska kwantowe nie zachodzą w przestrzeni Hilberta , zachodzą w laboratorium.

Książka podzielona jest na trzy części. Pierwsza, „Gathering the Tools”, wprowadza mechanikę kwantową jako teorię „preparatów” i „testów” oraz rozwija matematyczny formalizm przestrzeni Hilberta, kończąc na teorii spektralnej używanej do zrozumienia mechaniki kwantowej obserwowalnych obiektów o wartościach ciągłych . Część II, „Kryptodeterminizm i nierozłączność kwantowa”, koncentruje się na twierdzeniu Bella i innych dowodach, że mechanika kwantowa jest niezgodna z lokalnymi teoriami zmiennych ukrytych . (W ramach merytorycznej dyskusji na temat niepowodzenia ukryte teorie zmiennych , książka zawiera program FORTRAN do testowania, czy lista wektorów tworzy konfigurację Kochena-Speckera) . Część III, „Dynamika kwantowa i informacja”, obejmuje rolę symetrii czasoprzestrzennej w fizyce kwantowej, związek informacji kwantowej do termodynamiki , półklasycznych metod aproksymacyjnych, chaosu kwantowego i traktowania pomiarów w mechanice kwantowej .

Aby wygenerować liczby w swoim rozdziale o chaosie kwantowym, w tym wykresy w przestrzeni fazowej chaotycznego ruchu, Peres napisał kod PostScript , który wykonywał symulacje w samej drukarce.

Książka rozwija metodologię matematycznego przedstawiania pomiarów kwantowych za pomocą POVM i stanowi pierwszą pedagogiczną analizę wykorzystania POVM do dystrybucji klucza kwantowego . Peres bagatelizował znaczenie zasady nieoznaczoności ; ten konkretny termin pojawia się w jego indeksie tylko raz, a jego wpis wskazuje na tę samą stronę w indeksie. Sam tekst omawia zasadę nieoznaczoności, wskazując, w jaki sposób załamuje się jej nadmiernie uproszczone „wyprowadzenie”, i przedstawiając jako zadanie domowe zadanie znalezienia trzech podręczników fizyki kwantowej z wyraźnie niepoprawną relacją niepewności.

Przyjęcie

Fizyk Leslie E. Ballentine pozytywnie zrecenzował podręcznik, uznając go za dobre wprowadzenie do podstaw kwantowych i trwających w nich badań. John C. Baez również pozytywnie ocenił książkę, nazywając ją „przejrzystą” i stwierdzając, że zawiera „wiele klejnotów, których nie widziałem”, takich jak twierdzenie Wignera – Araki – Yanase . Michael Nielsen napisał o podręczniku: „Objawienie! Nagle wszystkie kluczowe wyniki 30 lat pracy (kilka z tych wyników zawdzięczanych Asherowi) zostały wydestylowane w piękne i proste wyjaśnienia”. Nielsena i Isaac Chuang powiedział w swoim własnym wpływowym podręczniku, że Peres był „wspaniały”, zapewniając „niezwykle jasne przedstawienie elementarnej mechaniki kwantowej”, a także „obszerne omówienie nierówności Bella i powiązanych wyników”. Podręcznik wprowadzający Jochena Rau do fizyki kwantowej opisał pracę Peresa jako „doskonałe miejsce do rozpoczęcia” nauki o nierównościach Bella i powiązanych tematach, takich jak twierdzenie Gleasona .

N. David Mermin napisał, że Peres wypełnił „lukę tekstową” między książkami zorientowanymi koncepcyjnie, mającymi na celu zrozumienie, co fizyka kwantowa implikuje na temat natury świata, a bardziej praktycznymi książkami, których celem jest nauczenie stosowania mechaniki kwantowej. Mermin uznał książkę za godną pochwały, zauważając, że miał „tylko kilka skarg”. On napisał:

Peres jest nieostrożny w rozróżnianiu różnych rodzajów założeń potrzebnych do udowodnienia niemożliwości istnienia teorii bez ukrytych zmiennych, która odtwarza statystyczne przewidywania mechaniki kwantowej. Domyślam się, że dzieje się tak dlatego, że chociaż jest mistrzem w tej konkretnej dziedzinie sztuki, w głębi serca jest tak mocno przekonany, że ukryte zmienne nie są w stanie uchwycić istoty mechaniki kwantowej, że po prostu nie interesuje go dokładnie to, co ty muszą założyć, aby udowodnić , że nie mogą.

Mermin nazwał książkę „skarbnicą nowatorskich perspektyw mechaniki kwantowej” i powiedział, że wybór tematów przez Peresa jest „katalogiem typowych pominięć” w innych podejściach.

Meinhard E. Mayer oświadczył, że „poleciłby ją każdemu, kto uczy lub studiuje mechanikę kwantową”, uznając część II za najciekawszą z książki. Chociaż zauważył pewne rozczarowanie wyborem tematów, które Peres miał uwzględnić w rozdziale o pomiarach , większość swoich negatywnych uwag zarezerwował dla wydawcy, mówiąc (tak jak zrobił to Ballentine), że wycenili książkę poza zasięgiem doktorantów:

Takie praktyki cenowe nie są uzasadnione, jeśli weźmie się pod uwagę, że wielu wydawców zapewnia już bardzo mało redagowania lub składu, co jest oczywiste na podstawie „ TeX- owego” wyglądu większości ostatnio opublikowanych książek, w tym tej.

Mermin, Mayer i Baez zauważyli, że Peres krótko odrzucił wieloświatową interpretację mechaniki kwantowej. Peres argumentował, że wszystkie odmiany interpretacji wielu światów jedynie przesunęły arbitralność lub niejasność idei upadku funkcji falowej na pytanie, kiedy „światy” można uznać za oddzielne, i że w rzeczywistości nie można sformułować żadnego obiektywnego kryterium tego oddzielenia. Co więcej, Peres odrzucił modele „spontanicznego upadku”, takie jak teoria Ghirardiego – Riminiego – Webera w tej samej krótkiej sekcji, określając je jako „mutacje” mechaniki kwantowej. W recenzji, w której pochwalono dokładność książki, Tony Sudbery zauważył, że Peres zdyskredytował ideę, że ludzka świadomość odgrywa szczególną rolę w mechanice kwantowej.

Manuel Bächtold przeanalizował podręcznik Peresa z punktu widzenia filozoficznego pragmatyzmu . John Conway i Simon Kochen wykorzystali konfigurację Kochena-Speckera z książki, aby udowodnić swoje twierdzenie o wolnej woli . Naleganie Peresa w jego podręczniku, że klasycznym odpowiednikiem stanu kwantowego jest funkcja gęstości Liouville'a, miało wpływ na rozwój QBizmu .

Powiązane prace

John Watrous umieszcza podręcznik Peresa wśród „niezbędnych odniesień”, obok Quantum Computation and Quantum Information Nielsena i Chuanga oraz Quantum Information Theory Marka Wilde'a . W swoim nekrologu dla Peresa William Wootters , Charles Bennett i współautorzy nazywają Quantum Theory: Concepts and Methods „nowoczesnym następcą” Johna von Neumanna z 1955 r. Matematyczne podstawy mechaniki kwantowej .

Wydania

•    Peres, Asher (1993). Teoria kwantowa: koncepcje i metody . Kluwer . ISBN 0-7923-2549-4 . OCLC 28854083 . Oryginalna oprawa twarda.
•    Peres, Asher (1995). Teoria kwantowa: koncepcje i metody . Kluwer . ISBN 9780792336327 . OCLC 901395752 . Przedruk w miękkiej oprawie.
•    Peres, Asher (2001). ペレス量子論の概念と手法―先端研究へのアプローチ (po japońsku). Przetłumaczone przez Ōbę, Ichirō; Yamanaka, Yoshiya; Nakazato, Hiromichi. Maruzen. ISBN 9784621049228 . OCLC 834645102 .