Квантовая Теория на Перекрестке Дорог

[valeriy]

Здесь я привожу избранные переводы из книги, изданной в 2010 году Кембриджским Университетом:

Quantum Theory at the Crossroads, Reconsidering the 1927 Solvay Conference = Квантовая Теория на Перекрестке Дорог, пересмотр Солвеевкого,1927 года, конгресса , авторы Guido Bacciagaluppi and Antony Valentini, (Cambridge University Press, 2010)

Предисловие, pages vii - xi


И сказали они друг другу: пошли, давай построим для себя башню, верхушка которой достигла бы Небес; и тем самым прославим себя. И сказал Бог: идите и окажетесь в пропасти, и перемешал их языки, из-за чего они не могли понять друг друга
Библия, 11: 3-7


Любой, кто принимал участие в дебатах по интерпретации квантовой теории узнает, как подходит к месту выше приведенная цитата из Библии, согласно которой строители Вавилонской Башни обнаружили, что они больше не могут понять языков друг друга. Что касается интерпретации квантовой механики, даже большинство ясно думающих и способных физиков часто оказываются неспособными понять друг друга.

Это состояние дел восходит к происхождению квантовой теории. В октябре 1927 года, в течение "общей дискуссии", которая происходила в Брюсселе в конце пятого Солвеевского конгресса, Пауль Эренфест написал выше приведенное высказывание из Библии на доске. Как заметил Ланжевен позже, Солвеевская встреча в 1927 г. была конференцией, где "неразбериха идей достигла ее пика".

Перспективный жест Эренфеста схватил сущность ситуации, которая продолжается три четверти века. Согласно широко распространенному историческому фольклору, глубокие различия во мнении среди лидирующих физиков тех дней привели к интенсивным дебатам, которые были удовлетворительно разрешены Бором и Гейзенбергом во время Солвеевской встречи в 1927 г. Но, по сути, в конце 1927 г. значительное число главных участников (в частности, де Бройль, Эйнштейн, Шрёдингер) остались не убежденными, и глубокие различия во мнении никогда не были реально разрешены.

Интерпретация квантовой теории также в высшей степени дискуссионная сегодня, как это было и в 1927 г. Также существует критика - в части историков, а также физиков - о тактике, использованной Бором и другими, чтобы распространить свои взгляды в конце 1920-х годов, и осознание, что взаимоисключающие идеи могут быть опущены нечестно очернены. Для многих физиков, чувство беспокойства сохраняется по всему предмету.
Может быть так, что предметы не являются ясно очерченными, как Бор и Гейзенберг желали бы нас убедить? Может быть так, что их оппоненты имели нечто такое важное, чтобы сказать, в конце концов? Так как сейчас больше не существует обоснованной интерпретации квантовой механики, мы чувствуем важно вернуться назад к источникам и переосмыслить их.

В этом духе, мы предлагаем читателю вернуться ко времени точно перед тем, как Копенгагеновская интерпретация была широко принята, когда лучшие физики того времени собирались обсудить диапазоны воззрений, затрагивающие многие предметы интересные и сегодня (измерение, детерминизм, нелокальность, субъективность, интерференция, и так далее), и когда три индивидуальные теории - теория пилот-волны де Бройля, квантовая механика Бора-Гейзенберга, волновая механика Шрёдингера - представлялись и обсуждались на равных основаниях.

* * *

Сразу после 1930-х годов, и особенно после Второй Мировой Войны, было принято опускать вопросы по поводу интерпретации квантовой механики как "метафизические" или "только философские". Будет ясно из живых и широкомасштабных дискуссий 1927 года, что в это время для большинства разнообразных физиков того дня, темы были определенно физическими: является электрон точечной частицей с непрерывной траекторией (де Бройль), или волновым пакетом (Шрёдингер), или ничем (Бор и Гейзенберг)? Квантовые исходы возникают, когда природа порождает выбор (Дирак), или когда наблюдатель принимает решение регистрировать их (Гейзенберг)? Совместима нелокальность квантовой теории с теорией относительности (Эйнштейн)? Может теория, имеющая дело с траекториям, вычислить отскок единичного фотона от зеркала (Крамер, де Бройль)? Является индетерминизм фундаментальным ограничением, или просто является результатом грубо-гранулированности чего-то такого более глубокого и детерминистического (Лоренц)?

После 1927 г., Копенгагеновская интерпретация становится надежно обоснованной. Конкурентные взгляды стали маргинальными, в частности, взгляды представленные де Бройлем, Шрёдингером и Эйнштейном, даже хотя эти ученые были ответственны за многие важные открытия в квантовой физике. (Эта крайняя маргинализация видна в большинстве исторических статьях, написанных в двадцатом столетии.) С самого начала, однако, были некоторые замечания об осмотрительности: к примеру, когда веховая статья Бора 1928 года была опубликована в журнале Природа, редакция выразила неудовольствие с "некоторым неясным статистическим описанием" и закончила с надеждой, что это было бы не "последним словом в предмете". А также существовало несколько невыполненных тревожных звонков, в частности, знаменитая статья Эйнштейна, Подольского, Розена в 1935 г., и важная статья Шрёдингера (в том же самом году) о парадоксе кота и о запутанности. Но в целом, вопросы прекратились во всем, за исключением нескольких неловких положений. Общее мнение возникло, что вопросы, по существу, улажены, и что удовлетворительная точка зрения достигнута, принципиально, в работе Бора и Гейзенберга. Для более поздней генерации физиков, "заткнись и считай" возникло как рабочее правило среди обширного большинства.

Вопреки этой атмосферы, вопросы никогда полностью не вымирали, и часть очень значимых работ была опубликована, к примеру, Бомом в 1952 г., Эвереттом в 1957 г., Беллом в 1964 и 1966 гг. Но отношения менялись очень медленно. Юные физики сильно отговаривались от рассмотрения таких вопросов. Те, кто упорствовал в общем имели трудности в карьере, и большинство тщательно обдумывающих обоснования квантовой механики имели отношение к отделу философии.

Тем не менее, последняя декада двадцатого века показала возрождение интереса к обоснованиям квантовой теории. В это время написания, активно рассматриваются ряд альтернатив (такие как-то скрытые переменные, множество миров, модели коллапса, среди других) и Копенгагеновская интерпретация больше не может требовать, чтобы оставаться доминантной или "ортодоксальной" интерпретацией.

Современный читатель, знакомый с текущими дебатами и положениями в фундаментах квантов распознает множество из стандартных точек зрения в обсуждениях, воспроизведенных здесь, несмотря на выраженных с примечательной краткостью и доходчивостью. Это представляет долгожданный контраст обычно скудному уровню дебатов сегодня: как известный космолог Деннис Скарма обожал указывать на интерпретацию квантовой теории как на "критерий аргумента неожиданно обращающегося в нуль".

Мы надеемся, что публикация этой книги даст вклад в возрождение острых и информативных дебатов о значении квантовой теории.

* * *

Примечательно, работа пятой Солвеевской конференции не получила внимания, которое она заслуживает, не со стороны физиков не историков, а литература содержит многочисленные важные неверные толкования относительно того, что имеет место там.

Пятая Солвеевская конференция обычно вспоминается из-за противостояния, которое имело место между Эйнштейном и Бором по отношениям неопределенности. Примечательно, тогда, обнаружить, что ни слова нет об этих дискуссиях в опубликованных материалах. Известно, что Эйнштейн и Бор занимались этим в энергичных неформальных дискуссиях, но в формальных дебатах, отмеченных в материалах, они преимущественно молчали. Бор принял участие в общей дискуссии, но этот материал не опубликован. Вместо этого, по просьбе Бора, он был заменен переводом немецкой версии его Como литературы, которая появилась в Naturwissenschaften в 1928 г (мы не воспроизводим здесь эту хорошо известную статью). Дополнение этого перевода в опубликованных материалах может оказаться причиной общего неверного толкования, что Бор дал отчет о конференции: по сути, он не давал.

Бор и Гейзенберг представляют ряд неизвестных воззрений, затрагивающих, среди других предметов, природу волновой функции и роль времени и вероятности в квантовой теории. Чрезвычайно удивительным является кажущиеся отсутствие постулата о коллапсе в их формулировке, и предположительно, феноменологического статуса времени зависимого уравнения Шрёдингера. "Квантовая механика" Бора и Гейзенберга кажется, в высшей степени, отличается от квантовой механики (в формулировке Дирака и фон Неймана), как мы знаем теперь.

Теория де Бройлевской пилот-волны была предметом всесторонних и разнообразных обсуждений. Это есть довольно потрясающее, по-видимому, утверждение - в классическом историческом исследовании Макса Джаммера Философия квантовой механики - что теория де Бройля "вряд ли обсуждалась полностью" и что "только глубокомысленная реакция последовала от Паули (Jammer 1974, pp. 110-111). Джаммеровский взгляд типичен даже сегодня. Но в опубликованных материалах в конце де Бройлевского доклада есть 9 страниц обсуждения, посвященного теории де Бройля, и из 42 страниц общего обсуждения, 15 страниц содержат обсуждение теории де Бройля с серьезными откликами и комментариями не только от Паули, но также и от Бора, Бриллюэна, Эйнштейна, Крамерса, Лоренца, Шрёдингера и других.  Даже хорошо известный обмен мнениями между Паули и де Бройлем в значительной степени неправильно понят.

В заключение, другим сюрпризом является то, что в своем докладе де Бройль предложил динамику пилот-волны многих тел для системы частиц с полной конфигурацией, ведомой волной в конфигурационном пространстве, но не только (как вообще полагается) теория одного тела в 3-мерном пространстве. Теория де Бройля, по сути, является той же самой теорией, развитой Бомом в 1952 г., единственное отличие заключается в том, что де Бройлевская динамика (похожая форма теории пилот-волны изложена в доступной форме Беллом) формулируется в терминах скоростей, а не ускорений.

Perspectives on the 1927 Solvay confernce - перспективы на Солвеевскую конференцию 1927 г.


Квант, примирение очень отталкивающих тенденций, реакционная сомнительная идея, легкомысленное наименование ведет к неправильному толкованию.
Эренфест о планах конференции.

Конференция была несомненно наиболее интересной конференцией, где я принимал участие до сих пор.
Гейзенберг, на кассовом чеке фотографии с конференции.


Ранние Солвеевские конференции были поразительными событиями, созданными с возможным великодушием Бельгийским промышленником Эрнстом Солвеем и, за исключением первой конференции в 1912 г., спланированной и организованной неутомимым Генриком Антон Лоренцом. В этой главе мы вначале набросаем начала Солвеевских конференций, участие Лоренца и ситуацию, предшествующую 1927 году (секции 1.1 и 1.2). Затем мы опишем преимущественно планирование пятой Солвеевской конференции, как в ее научных аспектах (секция 1.3), так и в ее наиболее практических аспектах (секция 1.4).  Секция 1.5 представляет развитие конференции день за днем, насколько она может быть реконструирована из источников, тогда как секция 1.6 преследует воспроизведение тома материалов, который является главным источником оригинальных материалов с пятой Солвеевской конференции и придает форму части III этой книги.

[valeriy]

Теория пилот-волны де Бройля pages 30 -

2.1 Предпосылка


Во времена, когда никто не знал факта, поддерживающего эту теорию, Луис де Бройль утверждал, что поток электронов, который проходил через очень маленькую дыру в непрозрачном экране, должен проявлять такие же явления, как и световой луч при тех же самых условиях.
Проф. С. В. Осеен, Председатель Нобелевкого Комитета по Физике, речь-представление, 12 декабря 1929 г.


В сентябре 1923 г. принц Луис де Бройль (де Бройли прибыли во Францию из Италии в семнадцатом веке, исходная фамилия "Броглиа" в конечном счете было изменено на де Бройль. По его отцовской линии, де Бройлевские предки были герцогами, принцами, послами и маршалами Франции. Наи (1997) рассматривает конфликт между де Бройлевским занятием наукой и надеждами его аристократического семейства. (Относительно биографии де Бройля смотри Lochak (1992)) сделал одно из наиболее поразительных открытий в истории теоретической физики: что материальные тела должны проявлять волно-подобные явления дифракции и интерференции в след за прохождением через достаточно узкие щели. Подобно Эйнштейновскому предсказанию об отклонении света Солнцем, которое основывалось на истолковывании гравитационной силы на языке геометрии, де Бройлевское предсказание об отклонении электронных путей узкими щелями было сделано на основе пересмотра природы сил и динамики. Де Бройль предложил, что первый закон Ньютона отбраковывается и заменяется новым постулатом, согласно которому свободно движущееся тело следует по траектории, которая ортогональна поверхностям равной фазы действующей совместно направляющей волны. Результирующая "де Бройлевская динамика" - или теория пилот-волны, как позже назвал ее де Бройль - была новым подходом к теории движения, такой же радикальной, как и Эйнштейновская интерпретация траекторий падающих тел как геодезических кривых в искривленном пространстве-времени, так далеко простирающихся в ее последствиях. В 1929 г. де Бройль получил Нобелевскую премию "за его открытие волновой природы электронов".

Удивительно, однако, даже хотя де Бройлевское предсказание было подтверждено экспериментально несколькими годами позже, для большинства в двадцатом веке дифракция и интерференция единичной частицы запросто цитировались как очевидность против де Бройлевских идей: даже сегодня некоторые учебники по квантовой механике утверждают, что такая интерференция демонстрирует, что траектории частиц не могут существовать в квантовом домене (см. секцию 6.1). Это как если бы отклонение света Солнцем рассматривалось бы как признак, свидетельствующий против Эйнштейновской общей теории относительности. Это поразительное неверное толкование иллюстрирует протяженность, до какой степени де Бройлевская работа недооценена, искажена, и в действительности почти совершенно игнорирована, не только физиками, но также и историками.

Де Бройлевская докторская диссертация 1924 года принимается, по существу, как межевой камень в истории квантовой теории. Но что вспоминается обычно по поводу этого, что диссертация является предложенным расширением Эйнштейновской дуальности волна-частица от света к материи, с формулами E=h*nu и p=h/lambda (относящие энергию и импульс к частоте и длине волны), будучи приложенной к электронам или "волнам материи". Обычно, мало внимания уделяется тому факту, что центральной темой де Бройлевской диссертации было построение новой формы динамики, в которой классические (Ньютоновские и Эйнштейновские) законы оставляются и заменяются новыми законами, согласно которым скорости частиц определяются через направляющие волны в специфической манере, которая объединяет вариационные принципы Мопертюи и Ферма. В действительности, также историки не уделили внимание поздней и более полной форме де Бройлевкой динамике пилот-волны, которая появилась в статье, опубликованной в мае 1927 г в журнале Journal de Physique и которую затем он презентовал в октябре 1927 г. на Солвеевскую конференцию.

В отличие от других главных участников конференции по квантовой теории, де Бройль работал в относительной изоляции, имея незначительную связь с главными исследовательскими центрами в Берлине, Копенгагене, Гуттенберге, Кембридже и Мюнхене. В то время как Бор, Гейзенберг, Борн, Шрёдингер, Паули и другие посещали друг друга часто и осуществляли переписку регулярно, де Бройль работал, по существу, все время в Париже. Во Франции в то время, чистая математика была хорошо представлена, но существовала очень малая активность в теоретической физике. В дополнение, после Первой Мировой Войны, научные отношения с Германией и Австрией были прерваны.  Все это, кажется, устраивало де Бройлевский довольно уединенный темперамент. Де Бройлевская изоляция и тот факт, что Франция не была в главном потоке теоретической физики, может рассматриваться по части, почему так много из де Бройлевских работ оставались относительно незамеченными в это время, и остаются в большой степени игнорированными даже в настоящее время.

За несколько семьдесят лет, физическая общественность имела тенденцию полагать или, что теории "скрытых переменных", подобные де Бройлевким, невозможны, или что такие теории опровергнуты экспериментально. Ситуация изменилась значительно в 1990х годах с публикацией учебников, представляющих квантовую механику в формулировке пилот-волны (Bohm and Hiley 1993; Holland 1993). Теория пилот-волны - как порожденная де Бройлем в 1927 г., так и детально разработанная Бомом 25 лет позже (Bohm 1952a,b) - теперь принята как альтернативная формулировка квантовой теории.

Сфокусировавшись для простоты на нерелятивистской квантовой теории системы из N (бес спиновых) частиц с 3-векторными положениями x_i (i=1,2, ... ,N), в целом теперь согласимся, что, при подходящих начальных условиях, квантовая физика может быть вычислена по детерминистической динамики, которая определяется двумя дифференциальными уравнениями - уравнение Шрёдингера

для "пилот волны" Psi(x₁,x₂,...,x_N,t) в конфигурационном пространстве, и управляющее уравнение да Бройля

для траекторий частиц x_i, где фаза S(x₁,x₂,...,x_N,t) локально определяется как S = hbar*Im(ln(Psi)) (так что Psi = |Psi|exp{(i/hbar)S}).

Как мы увидим, это есть именно так, как де Бройль представил свою динамику в 1927 г.
Бомовское представление 1952 года было, до некоторой степени, другим.  Если возьмем производную по времени от (2), тогда, привлекая (1), получим Ньютоновский закон движения для ускорения

где

есть "квантовый потенциал". Бом рассматривал (3) как закон движения, с добавленным уравнением (2) в качестве ограничения на начальные импульсы, ограничения, о которых Бом думал, могли бы быть ослаблены (см. секцию 11.1). Для де Бройля, в сравнении, закон движения (2) для скорости имел фундаментальный статус, и для него представлял объединение принципов Мопертюи и Ферма. Следует поэтому делать различие между де Бройлевской первого порядка динамикой 1927 года (основанной на скорости) и Бомовской второго порядка динамикой 1952 г. (основанной на ускорении).

В этой главе мы будем иметь отношение с историческими началами де Бройлевской, 1927 года, динамикой, определенной уравнениями (1) и (2). Некоторые авторы ссылаются на эту динамику как на "Бомовскую механику". Такая терминология вводит в заблуждение: она игнорирует приоритет де Бройля, и не замечает физических мотиваций де Бройля для видоизменения динамики в терминах скоростей; она также искажает Бомовский, 1952 года, формализм,  который основывался на уравнениях (1) и (3). Эти и другие неверные представления, касающиеся де Бройль-Бомовской теории будут рассмотрены в секции 11.1.

Два уравнения (1), (2) определяют детерминистическую (де Бройлевскую или пилот-волновую) динамику для единственной многочастичной системы: задав начальную волновую функцию Psi(x₁,x₂,...,x_N,0) при t=0, из уравнения (1) определяется Psi(x₁,x₂,...,x_N,t) во все времена t; а задав начальную конфигурацию (x₁(0),x₂(0),...,x_N(0)) из (2) затем определяем траекторию (x₁(t),x₂(t),...,x_N(t)). Для ансамбля систем с той же самой начальной волновой функцией Psi(x₁,x₂,...,x_N,0) и начальными конфигурациями (x₁(0),x₂(0),...,x_N(0)), распределенными в согласии с правилом Бора

статистическое распределение исходов квантовых измерений будет согласовываться с предсказаниями стандартной квантовой теории. Это показывается из обработки измерений приборов вместе с системой, подверженной измерениям, как единственной многочастичной системой, подчиняющейся де Бройлевской динамике, так что (x₁,x₂,...,x_N) определяет "положение стрелки" прибора, а также конфигурацию измеряемой системы. Задав начальное условие (5) для какой-либо многочастичной системы, статистическое распределение конфигурации частиц в последующие времена также будет согласовываться с правилом Бора P=|Psi|². Таким образом, статистическое распределение указателей положений в любом эксперименте будет согласовываться с предсказаниями квантовой теории, дающей корректное статистическое распределение исходов стандартных квантовых измерений.

В своем Солвеевском, 1297 года, докладе, де Бройль дал некоторые простые приложения теории пилот-волны, с вымышленным начальным условием (5).  Он приложил эту теорию к интерференции единичного фотона, переходам атомов, и к рассеянию (или дифракции) электронов на кристаллической решетке. Однако детальная демонстрация эквивалентности квантовой теории и, в частности, пилот-волны, вычисленной из общей квантовой теории измерений не была представлена вплоть до работы Бома в 1952 г.

Как де Бройль шел, чтобы изложить эту теорию в 1927 г.? В этой главе, мы проследим де Бройлевскую работу в данном направлении, с его ранней работы приведшей к его докторской диссертации в 1924 г. (де Бройль 1924е, 1925), к его ключевой статье 1927 года, опубликованной в журнале Journal de Physique (де Бройль 1927b), и завершающей его презентации теории пилот-волны на пятой Солвеевской конференции. Мы детально рассмотрим, как де Бройль достиг этой новой формы динамики частиц и какое его отношение к ней было. Позже, в главе 10, мы рассмотрим кое-что из обсуждений де Бройлевской теории, которое имело место на конференции, в частности, известное (но в значительной степени неправильно понятое) столкновение де Бройля и Паули.

Де Бройлевская динамика имеет характерную изумительную черту, в согласии с которой электроны и фотоны рассматриваются как в качестве частиц, так и в качестве волн. Подобно многим научным идеям, это смешивание частице-подобных и волно-подобных аспектов имело предшественников. В Ньютоновской Оптике (впервые опубликованной в 1704 г.) как волно-подобные так частице-подобные свойства приписываются свету. Ньютоновская так называемая "корпускулярная" теория формулировалась на основе продолжения и детальных экспериментов (выполненных Гримальди, Хуком, и самим Ньютоном) с привлечением того, что мы назвали бы интерференцией и дифракцией. Согласно Ньютону, световые корпускулы - или световые "Лучи", как он их называл - порождает "Волны Вибраций" в "Эфирной Среде", почти как камень, брошенный в воду, порождает волны на воде (Newton 1730; reprint, pp 347-349).
Вдобавок, Ньютон полагал, что волны, в свою очередь, оказывают влияние на движение корпускул, которые "могут поочередно ускоряться и замедляться этими Вибрациями" (р. 348). В частности, Ньютон думал, что влияние среды на движение корпускул было ответственным за явления интерференции и дифракции. Он писал, например, (р. 350):
И не осуществляет постепенное сгущение этой Среды, протянутой на некоторое расстояние от Тел, тем самым причинять Изгибание Лучей Света, которые проходят по краям плотных Тел, при некотором расстоянии от Тел? Ньютон понимал, что для осуществления дифракции, дифрагирующее тело должно было бы оказывать влияние на движение световых корпускул на расстоянии - "Не действуют ли Тела на Свет на расстоянии и посредством этого действия искривляют Лучи ... ?" (р. 339) - и его предложенный механизм вовлекал волны в неоднородный эфир. Далее, согласно Ньютону, подсчитать цветные полосы, которые наблюдались Гримальди при дифракции белого света на непрозрачных телах, корпускулы должны выполнять колебательное движение "подобно движениям Угря" (р. 339):  Не изгибаются ли Лучи Света, при прохождении краев и сторон Тел, несколько раз назад и вперед при движении, подобно движению Угря? И не возникают ли три Полосы цветного Света, выше упомянутого, из трех таких изгибов? Для Ньютона, по существу, такое криволинейное движение могло бы быть вызвано только силой истекающей от рассеивающего тела.

Интересно отметить, что, при общей дискуссии на пятой Солвеевской конференции (р. 509), де Бройль высказывался об этом пункте с ссылкой на теорию эмиссии (корпускулярную теорию) и указывал, что динамика пилот-волны была записана в терминах ускорений (как позже сделал Бом), затем только так появляются силы:
В корпускулярной концепции света, существование дифракционных явлений, возникающих на крае экрана, требует от нас допущения, что, в этом случае, траектории фотонов искривляются. Сторонники теории эмиссии говорили, что край экрана приводит в действие силу на корпускулу. Теперь, в новой механике, как я разрабатываю это, записать уравнения Лагранжа для фотона, увидим появление в правой стороне этих уравнений член ... (который) ... представляет вид силы нового типа, которая существует только ... когда существует интерференция. Она есть та сила, которая будет искривлять траекторию фотона, когда ее волна psi дифрагирует на крае экрана. Поразительная похожесть между Ньютоновскими качественными идеями и теорией пилот-волны были также отмечены Берри, кто отметил, что в течении интерференции или дифракции де Бройлевские-Бомовские траектории в действительности "извиваются подобно угрю" (Berry 1997, p. 42), в некотором смысле подтверждая Ньютона.

Математический предшественник де Бройлевской динамики обнаруживается на заре девятнадцатого века, в Гамильтоновом формализме геометрической оптики и механике частиц. Как де Бройль указывает а его Солвеевском докладе (рр. 376 и 382) Гамильтонова теория является, по сути, коротковолновым пределом пилот-волновой динамики: в этом пределе фаза волновой функции подчиняется уравнению Гамильтона-Якоби, а де Бройлевские траектории сводятся к траекториям классической механики.

Физическая теория света, выраженная как через частицы, так и через волны, в действительности, возрождает Ньютоновские взгляды - возникшие в очередной раз с Эйнштейном в 1905 г. Менее хорошо известно, что после 1905 г. Эйнштейн пытался построить теории локализованных световых квантов, привязанным к векторным полям в 3-мерном пространстве. Как мы увидим в главе 9, Эйнштейновские идеи в этом направлении обнаруживают некоторую схожесть с де Бройлевкими, но также и отличаются от них.

Следует также упомянуть, что осенью 1923 года (тот же самый год, когда де Бройль детально разрабатывал свои идеи), Слэтер пытался развить теорию, в которой движение фотонов направлялось электромагнитным полем. Оказывается, что Слэтер первым попытался построить детерминистическую теорию, но имел трудности в определении подходящего вектора скорости; он пришел к заключению, что фотоны и электромагнитное поле соотносились только статистически, с фотонной плотностью вероятности, задаваемой интенсивностью поля. После обсуждения этой идеи с Бором и Крамерсом в 1924 году, фотоны были удалены из теории, несомненно опять по желанию Слэтера (Mehra and Rechenberg 1982a, pp. 542-546). Заметим, что в то время как де Бройль приложил свою теорию к фотонам, он сделал ее ясной (к примеру, в общей дискуссии, р. 508), что в его теории направляющая "psi-волна" была отделена от электромагнитного поля.

В случае света, тогда идея комбинирования как частице-подобных так и волно-подобных аспектов была старой идеей, восходящей, в действительности, к Ньютону. В случае обычной материи, да Бройль, кажется однако является первым, кто разработал физическую теорию в этой форме.

Иногда утверждается, что для случая электронов идеи, подобные де Бройлевским были выдвинуты Маделунгом в 1926 году.  Однако, что предложил Маделунг, так это рассматривать электрон с массой m и волновую функцию psi не как точечно-подобную частицу внутри волны, но как непрерывное полевое распространение через пространство с массовой плотностью m|psi|² (Madelung 1926a,b). В этой "гидродинамической" интерпретации, математически поток скоростей совпадает с де Бройлевским полем скоростей; но физически, теория Маделунга кажется больше похожа на Шрёдингеровскую теорию, чем на де Бройлевскую.

Окончательно, прежде чем экзаменовать работу де Бройля, мы отметим, что кажется наблюдается периодически повторяющееся историческое противостояние дуалистических физических теорий, включая как волны, так и частицы. В 1801-1803 гг. Томас Юнг, кто по своему собственному счету рассматривал свою теорию как развитие Ньютоновских идей, с убранными корпускулами из теории Ньютона и производящей исключительно колебательный подсчет света. В 1905 г., Эйнштейновский дуалистический взгляд на свет не был воспринят серьезно и он не победил широко распространенную поддержку, пока не был открыт эффект Комптона в 1923 г. В 1924 г. Бор и Крамерс, те кто рассматривали теорию Бора-Крамерса-Слэтера как развитие оригинальной Слэтеровской идеи, настаивали на удалении фотонов из Слэтеровской теории излучения. А в 1926 г. Шрёдингер, кто рассмотрел свою работу как развитие де Бройлевских идей, удалил траектории из де Бройлевской теории и предъявил только  колебательную "волновую механику".

[Станислав]

не против принять участие в обсуждении.

[Любовь]

а по мне так куда ценнее с собственным миропониманием разбираться, чем с общепризнанным...

[valeriy]

а по мне так куда ценнее с собственным миропониманием разбираться

А тебя никто и не приглашал сюда

[valeriy]

не против принять участие в обсуждении

Welcome!
Но следует заметить, что эта книга довольно объемная (включает порядка 520 страниц). Здесь я только поднял малую часть. Ниже привожу содержание этой книги:

Предисловие,  стр. i-xv

Часть I

Перспективыа Солвеевском, 1927 г., конгрессе                 1

1 Историческое введение                                           3
  1.1 Эрнест Солвей и Институт Физики                                  3
  1.2 Война и интернациональные отношения                          6
  1.3 Научное планирование и подоплёка                              10
  1.4 Дальнейшие детали планирования                                 16
  1.5 Солвеевское заседание                                               20
  1.6 Редактирование и записки ученого сообщества               22
  1.7 Заключение                                                              24

2 Де Бройлевская теория пилот-волны                          30
  2.1 Подоплёка                                                                 30
  2.2 Новый подход к динамике частиц: 1923-1924                   37
      2.2.1 Первые статьи о теории пилот-волны (1923)              38
      2.2.2 Диссертация (1924)                                               43
      2.2.3 Оптические интерференционные полосы: ноябрь 1924    54
  2.3 Вперед к полной пилот-волновой динамике: 1925-1927        57
      2.3.1 "Структура": Journal de Physique, май 1927         61
      2.3.2 Значение де Бройлевской статьи "Структура"               72
  2.4 Солвеевский, 1927 г., доклад: новая динамика квантов        74
  2.5 Значение де Бройлевских работ с 1923 до 1927 гг.             84

3 От матричной механике к квантовой механике                  89
  3.1 Краткое изложение доклада Бора и Гейзенберга                90
  3.2 Написание доклада                                                       93
  3.3 Формализм                                                                  94
      3.3.1 Период, предшествующий матричной механике            94
      3.3.2 Матричная механика                                              96
      3.3.3 Формальное расширение матричной механики           100
  3.4 Интерпретация                                                          102
      3.4.1 Матричная механика, Бор и Винер                          103
      3.4.2 Бор и Иордан о направляющих полях,
            Бор о столкновениях                                             105
      3.4.3 Боровская статья о столкновениях                         107
      3.4.4 Гейзенберг о флуктуациях энергии                         109
      3.4.5 Теория преобразований                                        111
      3.4.6 Развитие в докладе "статистического воззрения"       115
      3.4.7 Реабилитация и полное заключение                        119

4 Волновая механика Шрёдингера                                123
  4.1 Планирование доклада Шрёдингера                               124
  4.2 Краткое изложение доклада                                         126
  4.3 Частицы и волновые пакеты                                         128
  4.4 Проблема излучения                                                   133
  4.5 Шрёдингер и де Бройль                                               137
  4.6 Конфликт с матричной механикой                                  139
      4.6.1 Ранние дни                                                         140
      4.6.2 От Мюнхена к Копенгагену                                    142
      4.6.3 Непрерывность и разрывность                               146

Часть II

Квантовый фундамент и Солвеевская, 1927 г., конференция        151

5 Квантовая теория и проблема измерений                       153
  5.1 Что такое квантовая теория?                                        153
  5.2 Проблема измерения сегодня                                        155
      5.2.1 Фундаментальная неясность                                   155
      5.2.2 Измерение как физический процесс:
            квантовая теория "без наблюдателей"                        157
      5.2.3 Квантовая космология                                          162
      5.2.4 Проблема измерения в "статистической"
            интерпретации функции psi                                      164

6 Интерференция, суперпозиция и коллапс волнового пакета       168
  6.1 Вероятность и интерференция                                         168
      6.1.1 Интерференция в де Бройлевской теории пилот-волны  169
      6.1.2 Интерференция в "квантовой механике"
            Бора и Гейзенберга                                                   172
  6.2 Макроскопическая суперпозиция: всестороннее изучение
      Бором камеры Вильсона                                                   177
      6.2.1 Квантовая механика без коллапса волнового пакета?     178
  6.3 Дирак и Гейзенберг: интерференция, редукция состояния
      и отсроченный выбор                                                        182
  6.4 Последующие замечания к квантовой механике
      Бора и Гейзенберга                                                          190

7 Локальность и неполнота                                             194
  7.1 Эйнштейновский, 1927 года, аргумент по неполноте              194  
  7.2 Предтеча: Эйнштейн в Зальцбурге в 1909 г.                        198
  7.3 Еще о нелокальности и относительности                             202

8 Время, детерминизм и строение пространства-времени         204
  8.1 Время в квантовой теории                                                 204
  8.2 Детерминизм и вероятность                                                209
  8.3 Визуализабильность и строение пространства-времени            213

9 Направляющие поля в 3-мерном пространстве                    218
  9.1 Ранние попытки Эйнштейна формализовать
      динамическую теорию световых квантов                                 218
  9.2 Провал сохранения энергии-импульса                                    221

10 Рассеяние и измерение в теории пилот-волны де Бройля      227
  10.1 Рассеяние в теории пилот-волны                                         228
  10.2 Упругое и неупругое рассеяние:
       Бор, Бриллюэн, Паули и де Бройль                                        232
  10.3 Квантовое измерение в теории пилот-волны                         244
  10.4 Отдача единичного фотона: Крамерс и де Бройль                  246

11 Теория пилот-волны в ретроспективе                              248
  11.1 Исторические заблуждения                                                250
  11.2 Почему была отвергнута теория де Бройля?                          258
  11.3 Альтернативная теория пилот-волны Эйнштейна (май 1927)     259
  11.4 Возражения: в 1927 году и сегодня                                     265

12 По ту сторону дебатов Бор-Эйнштейн                              268
  12.1 Стандартное историческое рассмотрение                               269
  12.2 Вперед к историческому пересмотру                                     272

Часть III

Материалы Солвеевской, 1927 года, конференции                     277
Г. А. Лоренц                                                                    279
Пятая физическая конференция                                            281

Интенсивность Рентгеновского отражения (У.Л.Брэгг)             283
   Классический режим явлений Рентгеновской дифракции                 283
   История использования количественных методов                           285
   Результаты количественного анализа                                          289
   Интерпретация измерений величины F                                          292
   Примеры анализа                                                                     295
   Анализ атомной структуры
      по измерениям Рентгеновской интенсивности                              308
   Преломление Рентгеновских лучей                                              312
   Ссылки                                                                                  316
   Обсуждение доклада мистера Брэгга                                           318
   Замечания при переводе                                                    327

Расхождения между экспериментом и электромагнитной теорией
   излучения (А. Г. Комптон)                                                    329
   Введение                                                                               329
   Проблема эфира                                                                      332
   Распространение излучения                                                       333
   Фотоэлектрический эффект                                                       335
   Явления, связанные с рассеянием Рентгеновских лучей                   342
   Взаимодействия между излучением и единичным электроном             347
   Достоверность экспериментального свидетельства                          352
   Резюме                                                                                  353
   Обсуждение доклада мистера Комптона                                        355
   Замечания при переводе                                                      371

Новая динамика квантов (Л. де Бройль)                                 373
   I. Принципиальные точки зрения                                                  373
   II. Возможный смысл непрерывных волн Psi                                     381
   III. Эксперименты, показывающие предварительные прямые
        признаки новой Динамики электрона                                       389
   Библиография                                                                         396
   Обсуждение доклада мистера де Бройля                                       398
   Замечания при переводе                                                      409

Квантовая механика (Н. Бор и В. Гейзенберг)                          407
   Введение                                                                                 407
   I. Математические методы квантовой механики                                409
   II. Физическая интерпретация                                                       419
   III. Формулировка принципов и установление границ
        их области действия                                                              428
   IV. Приложения квантовой механики                                             432
   Заключение                                                                             435
   Библиография                                                                          437
   Обсуждение доклада мистеров Бора и Гейзенберга                          441
   Замечания при переводе                                                     444

Волновая механика (Е. Шрёдингер)                                        447
   Введение                                                                                 447
   I. Теория многих размерностей                                                    448
   II. Четырех-размерная теория                                                      456
   III. Многоэлектронная проблема                                                   461
   Обсуждение доклада мистера Шрёдингера                                     468
   Замечания при переводе                                                      474

Общее обсуждение о представленных новых идеях                  476
   Причинность, детерминизм, вероятность                                        476
   Фотоны                                                                                  497
   Фотоны и электроны                                                                 500
   Замечания при переводе                                                     520
Библиография                                                                      523

[Станислав]

конечно перепечатывать всю книгу в тему нонсенс, но выставить её отдельно и дать ссылку для читателей - вот это было бы желательно.

[valeriy]

конечно перепечатывать всю книгу в тему нонсенс, но выставить её отдельно и дать ссылку для читателей - вот это было бы желательно.

Книга выставлена в arXiv.org Quantum Theory at the Crossroads: Reconsidering the 1927 Solvay Conference

[Станислав]

а перевод всей книги?
Ну и главное - цель приведения избранных переводов?

[Vitaliy]

А нужен ли перевод? Времени он тянет много... Что если рассмотреть интересные места, новые подходы... выделив нужные разделы, а обсуждение уж так и быть - вести на русском?

А к переводу обращаться в двусмысленных, непонятных местах...

[Любовь]

А нужен ли перевод? Времени он тянет много... Что если рассмотреть интересные места, новые подходы... выделив нужные разделы, а обсуждение уж так и быть - вести на русском?

А к переводу обращаться в двусмысленных, непонятных местах...

ну до чего же крут!

[Vitaliy]

... ну до чего же крут!

И это плохо... На тебя не угодишь... Государство ведь и на тебя денюшку тратило, старалось научить... а ты... Эх! 

Аааааа... понял... Это же копирайтничество - что-то учить... Вот если бы каждый на своем, самобытном языке говорил и развивал взгляды, осознание - в своих граничных условиях, другим недоступных... Вот тогда бы прогресс рванул... прямо андрюшиной Омниссии в лапы... 

[Станислав]

ну до чего же крут!

замечательно, человек знает себе цену.

Что если рассмотреть интересные места

с моей частной точки зрения наиболее интересным местом должно быть:

- большинство ясно думающих и способных физиков часто оказываются неспособными понять друг друга.

Естественно, сам этот факт тривиальность, а вот те понятия, что обязательно должны быть в лексиконе любого "ясно думающего и способного физика" по квантовой теории, обсудить интересно. Собственно, это и есть наиважнейший для данной темы вопрос, вполне однозначно направляющий весь дальнейший ход возможной дискуссии.

[valeriy]

а перевод всей книги?
Ну и главное - цель приведения избранных переводов?

Авторы, Guido Bacciagaluppi и Antony Valentini, взяли на себя большой труд еще раз подвергнуть ревизии результаты пятой Солвеевской конференции, на которой решались ключевые моменты лица будующей Квантовой Механики. Мы знаем, что в этих жарких дискуссиях возобладали взгляды Нильса Бора и Копенгагеновская интерпретация стала ведущей интерпретацией Квантовой Механики на много лет вперед. Почему оказались задвинуты в сторону взгляды де Бройля и Шрёдингера, хотя казалось бы и их взгляды согласовывались с вероятностной интерпретацией акта измерения? Почему возобладали взгляды Нильса Бора, хотя в них сквозило влияние сознания экспериментатора на исходы эксперимента? Ответы на эти вопросы предстоит еще раз переосмыслить.

В первом случае де Бройль, например, полагал, что теория, претендующая на объяснение квантовых явлений, не полна. То есть, в ней не достает параметров для полного объяснения этих явлений. В принципе,такая точка зрения  в 1927 г. была вполе уместной. Кто скажет, что любая современная теория может объяснить все на свете? Нет таких теорий и, скорее всего, никогда не будет. Но дело в том, что де Бройль настаивал на том, что теория должна объяснять квантовые явления с такой же точностью, как это делает классическая механика при описании движения классических тел, т.е., объяснение должно быть детерминистическим - есть начальное условие, есть конечный, однозначный, результат. Именно так он видел эволюцию квантового объекта, как движение точечной частицы, которую ведет волна-пилот. Сама же точечная частица движется по вполне определенной траектории, след которой удовлетворяет принципу наименьшего действия Мопертюи-Ферма. Здесь я объединил два имени вместе (имя Мопертюи связывается с принципом наименьшего действия для механических тел, а имя Ферма связывается с тем же принципом для движения оптического луча. В первом случае механическое тело движется по наикратчайшему пути, во втором случае свет затрачивает наименьшее время при распространении от источника света до точки наблюдения). Такое объединение является интуитивной догадкой де Бройля. Теперь (после работ Маделунга и Бома) мы знаем, что информация о подобном наикратчайшем пути непоследственно содержится в уравнении Шрёдингера. А точнее, последовательные преобразования уравнения Шрёдингера приводят к двум связанным уравнениям: одно уравнение - это уравнение Гамильтона-Якоби, с добавленным к нему членом, так-называемым квантовым потенциалом, и другое уравнение - это уравнение непрерывности плотности вероятности. Но это стало известно много позже. А пока Бом, попросту, задавил своим авторитетом де Бройля. Тем более, если учесть, что Бом был ярко выраженной пассионарной личностью, а де Бройль предпочитал работать в одиночестве и не очень шел на контакты с другими физиками. Де Бройль оказался настолько задавлен авторитетом Бома, что ушел полностью в преподавательскую деятельность, и лишь к концу жизни снова вернулся к своей теории пилот-волны.

Как было отмечено выше, Бом был пассионарной личность. И даже Эйнштейн, который тоже был пассионарием, "прогибался" под напором Бора. Известна история, когда простуженный Эйнштейн отлеживался дома с температурой, его навестил Бор, и даже в этом случае начал доканывать его диспутами по проблемам квантовой механики. Бору не откажешь в "пламенном сердце" борца за чистоту квантовой механики. Но здесь было бы уместно упомянуть о роли Эрнста Маха (хотя он и не был участником Солвеевского конгресса, но это известный физик и теперь мы помним о нем через число Маха, когда самолет преодолевает сверхзвуковой барьер) и его философских взглядов, которым были подвержены многие физики того времени. Даже критике этой философии уделил свое время В. И. Ленин в работе "Материализм и Эмпириокритицизм". Эта философия, философия, предназначенная для физиков, полагала, что окружающий мир существует в нашем сознании. Грубо, пока мы смотрим на этот мир, он существет, стоит отвернуть взгляд в сторону и мир исчез. Скорее всего философские взгляды Эрнста Маха сильно повлияли на физиков, стоящих у оснований квантовой механики - влияние сознания на исход квантового эксперимента корнями уходит к философии Маха, философии позитивного идеализма.

Попытка снова переосмыслить итоги пятого Солвеевского конгресса обусловлены тем, что Копенгагеновская интерпретация не всюду дает удовлетворительное объяснение наблюдаемых квантовомеханических явлений. Сейчас мы знаем, что появились со временем и другие инерпретации. Часто обсуждаемой интерпретацией является Многомерная модель Эверетта. Но и она не везде удовлетворительна и уместна. Поэтому переосмыслить с новых позиций де Бройлевкую теорию пилот-волны, является благим делом авторов этой книги. Следует учесть, что вскоре после этой конференции появились работы Дирака, в которых он подчеркивал особую роль члена exp{i*S/hbar} в эволюции квантовой системы. Здесь фаза S есть то самое действие, которое появляется в теории де Бройля в связи с трактовкой траектории частицы, ведомой волновой функцией. Следует заметить, что эти работы Дирака послужили отправной точкой Фейнману при разработке интегралов по путям - мощного инструментария, позволяющего вычислять разные экзотические задачи из квантовой механики. Задача заключается в том, чтобы найти то общее, что связывало бы между собой теорию де Бройля и интегралы по траекториям Фейнмана. На первый, непосвященный, взгляд, эти задачи разные. Но в обоих случаях они аппелируют к существованию траекторий, по которым может мигрировать частица. Только в случае де Бройлевской теории такая траектория единственна и подчиняется принципу наименьшего действия Мопертюи-Ферма. А в случае интегралов по путям, существует целый сонм траекторий, доступных для частицы. Но весь этот сонм, в результате дает нулевую интерференцию. И только существует единственная траектория, вдоль которой интерференционный эффект является не нулевым. Именно по этой траектории, с высокой вероятностью, может пойти частица. Возможно, именно эта траектория и удовлетворяет принципу наименьшего действия Мопертюи-Ферма.

[Станислав]

де Бройль, например, полагал, что теория, претендующая на объяснение квантовых явлений, не полна. То есть, в ней не достает параметров для полного объяснения этих явлений. В принципе,такая точка зрения  в 1927 г. была вполе уместной. Кто скажет, что любая современная теория может объяснить все на свете? Нет таких теорий и, скорее всего, никогда не будет.

конечно, теории всего нет и быть не может. А вот теория действительного вполне возможна. И возможна потому, что действительно то, что действует и это действие квантовано. На том стоит и стоять будет квантовая механика. Теория действительного - это теория квантов действия. Более "точная" теории принципиально невозможна - квант действия не делим. Когда де Бройль настаивал на том, что теория должна объяснять квантовые явления с такой же точностью, как это делает классическая механика при описании движения классических тел, т.е., объяснение должно быть детерминистическим - есть начальное условие, есть конечный, однозначный, результат, то именно этот детерминизм дает описание квантов действия. Естественно, исключительно и только по отношению к квантом действия. Естественно, была глубочайшая наивность, что "классическая механика" обладала "точностью". А все эти "волны-пилоты", "точечные частицы" и прочий псевдонаучный мусор должно остаться в прошлом, как, к примеру, флогистон, эфир ...