Mechanika kwantowa dla humanistów

Wykład monograficzny, semestr zimowy 2018/2019

Kurs przeznaczony dla studentów wszystkich kierunków studiów realizowanych na Wydziale Filozofii i Socjologii

 

Sylabus

Mechanika kwantowa jest obok teorii względności jedną z fundamentalnych teorii fizyki współczesnej. Wprowadziła ona przełomowe pojęcia w naszym rozumieniu świata takie, jak dualizm korpuskularno-falowy, nieoznaczoność, komplementarność czy kwantowe splątanie. Okazało się, że w skali atomów i cząstek elementarnych świat funkcjonuje zupełnie inaczej, niż na poziomie naszego codziennego doświadczenia. Obraz świata wyłaniający się z mechaniki kwantowej pełen jest zagadek i paradoksów i ma doniosłe konsekwencje filozoficzne dotyczące natury rzeczywistości fizycznej i charakteru praw nią rządzących a także poznawalności świata. Analiza filozoficznych zagadnień mechaniki kwantowej jest doskonałym ćwiczeniem intelektualnym, poszerza horyzonty umysłowe i pozwala wykroczyć poza ciasne ramy zdroworozsądkowej wizji świata.

 

Większość omawianych zagadnień można znaleźć w następujących pracach:

Andrzej Łukasik Filozoficzne zagadnienia mechaniki kwantowej pdf

Andrzej Łukasik Filozofia atomizmu

 

Prezentacje z wykładów:

Mechanika kwantowa jako źródło nowych problemów filozoficznych

Wykład 2 Podstawy doświadczalne – kwantowy charakter zjawisk, dualizm korpuskularno-falowy

dualizm korpuskularno-falowy (animacja): https://www.youtube.com/watch?v=DfPeprQ7oGc

 

 

Zagadnienia:

Mechanika kwantowa jako źródło nowych problemów filozoficznych

Granice fizyki klasycznej

Starsza teoria kwantów (kwant działania Plancka, fotony Einsteina, model atomu Bohra, fale materii de Broglie’a)

Podstawy doświadczalne mechaniki kwantowej (kwantowy charakter zjawisk, dualizm korpuskularno-falowy)

Elementy formalizmu mechaniki kwantowej (wektory, liczby zespolone, przestrzeń Hilberta, operatory, macierze)

Postulaty mechaniki kwantowej

Problem pomiaru w mechanice kwantowej (indeterminizm i redukcja wektora stanu, kwantowe prawdopodobieństwo, logika kwantowa, nieoznaczoność i komplementarność, superpozycja stanów i paradoks kota Schrödingera, przyjaciel Wignera, eksperyment z opóźnionym wyborem, pomiar zerowy)

Kwantowe splątanie (paradoks EPR, nierówność Bella, realizm i lokalność)

Interpretacje mechaniki kwantowej (kopenhaska, ukryty porządek, wiele światów, sumy po historiach, interpretacja statystyczna, interpretacja transakcyjna, OR, dekoherencja)

Współczesne pojęcie elementarnych składników materii (atomy i cząstki elementarne, model standardowy fizyki cząstek elementarnych, cząstki elementarne a problem elementarności, problem indywidualności cząstek identycznych w mechanice kwantowej, doświadczalne metody badawcze cząstek elementarnych)

Literatura:

  1. M. Heller, Elementy mechaniki kwantowej dla filozofów, Copernicus Center Press, Kraków 2014
  2. A. Łukasik, Filozoficzne zagadnienia mechaniki kwantowej, Wydawnictwo UMCS, Lublin 2017
  3. A. Łukasik, Filozofia atomizmu. Atomistyczny model świata w filozofii przyrody, fizyce klasycznej i współczesnej a problem elementarności, Wyd. UMCS, Lublin 2006
  4. L. Susskind, Mechanika kwantowa. Teoretyczne minimum, Prószyński i S-ka, Warszawa 2016
  5. R. Shankar, Mechanika kwantowa, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007
  6. S. Szpikowski, Podstawy mechaniki kwantowej, Wyd. UMCS, Lublin 2006
  7. R. Penrose, Nowy umysł cesarza. O komputerach, umyśle i prawach fizyki, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1996 (rozdz. 6 „Tajemnica kwantowej magii, s. 254-337)
  8. R. Penrose, Cienie umysłu. Poszukiwanie naukowej teorii świadomości, tłum. P. Amsterdamski, Zysk i S-ka, Poznań 2000
  9. C. W. Davis, J. R. Brown, Duch w atomie. Dyskusja o paradoksach teorii kwantowej, Wyd. CIS, Warszawa 1996
  10. W. Heisenberg, Fizyka a filozofia, Książka i Wiedza, Warszawa 1965
  11. N. Bohr, Fizyka atomowa a wiedza ludzka, PWN, Warszawa 1963
  12. D. Bohm, Ukryty porządek, Wyd. Pusty Obłok, Warszawa 1988
  13. Cz. Białobrzeski, Podstawy poznawcze fizyki świata atomowego, PWN, Warszawa 1984
  14. M. Planck, Jedność fizycznego obrazu świata, Książka i Wiedza, Warszawa 1970
  15. E. Schrödinger, Czym jest życie. Umysł i materia. Szkice autobiograficzne, Prószyński i S-ka, Warszawa 1998
  16. R. P. Feynman, Charakter praw fizycznych, Prószyński i S-ka, Warszawa 2000
  17. F. Selleri, Wielkie spory w fizyce kwantowej, Wyd. Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk 1999
  18. P. C. W. Davis, J. R. Brown, Duch w atomie. Dyskusja o paradoksach teorii kwantowej, Wyd. CIS, Warszawa 1996
  19. W. Heisenberg, Fizyka a filozofia, Książka i Wiedza, Warszawa 1965
  20. Ł. Mścisławski, Wyzwania realizmu. Strukturalne i konceptualne zagadnienia teorii kwantów w świetle badań nad kwantową grawitacją Crisha Ishama, Copernicus Center Press, Kraków 2014

… i  jeszcze trochę literatury popularno-naukowej

  1. Gribbin, Encyklopedia fizyki kwantowej
  2. Gribbin, W poszukiwaniu kota Schroedingera
  3. Gribbin, Kotki Schroedingera, czyli poszukiwanie rzeczywistości
  4. Zeilinger, Od splątania cząstek do kwantowej teleportacji
  5. Chown, Teoria kwantowa nie gryzie
  6. Rosenblum, F. Kuttner, Zagadka teorii kwantów. Zmagania fizyki ze świadomością
  7. Kumar, Kwantowy świat. Einstein, Bohr i wielki spór o  naturę rzeczywistości
  8. Lederman, Ch. Hill, Zrozumieć niepojęte. Fizyka kwantowa i rzeczywistość
  9. Krauss, Fizyka podróży międzygwiezdnych
  10. Gamow, Pan Tompkins w krainie czarów
  11. Gell-Mann, Kwark i jaguar. Przygody z prostotą i złożonością

 

… trochę bardziej zaawansowane:

  1. Z Albert, Quantum Mechanics and Experience
  2. P. Stapp, Mind, Matter, and Quantum Mechanics
  3. A. Barrett, The Quantum Mechanics of Minds and Worlds
  4. Lockwood, Mind, Brain, and the Quantum. The Compound ‚I’
  5. Barrow, P. C. W. Davies, C. L. Harper Jr., Science and Ultimate Reality. Quantum Theory, Cosmology, and Complexity
  6. Bub, The Interpretation of Quantum Mechanics
  7. T. Cushing, E. McMullin, Philosophical Concequences of Quantum Theory. Refelctions on Bell’s Theorem
  8. d’Espagnat, Conceptual Foundations of Quantum Mechanics
  9. Jamer, The Conceptual Development of Quantum Mechanics
  10. A. Wheeler, W. R. Żurek, Quantum Theory and Measurement

 

 

Ciekawe wykłady w YouTube:

19. Quantum Mechanics I: The key experiments and wave-particle duality

 

 

 

 

Zagadnienia na zaliczenie wykładu „Mechanika kwantowa dla kognitywistów”

 

Kwantowy charakter zjawisk

Kwant działania (Planck)

Fotony (Einstein)

Fale materii (de Broglie)

Dualizm korpuskularno-falowy

Cząstki i fale – pojęcia klasyczne

Eksperyment na dwóch szczelinach

Eksperyment z opóźnionym wyborem

Elementy matematyki mechaniki kwantowej

Liczby zespolone

Przestrzeń Hilberta

Elementy rachunku macierzowego

Operatory

Postulaty mechaniki kwantowej

Postulat I: reprezentacja stanu układu

Zasada superpozycji stanów

Postulat II: reprezentacja wielkości fizycznych

Postulat III: ewolucja stanu układu kwantowego w czasie (równanie Schrödingera)

Postulat IV: postulat pomiaru

Zasada nieoznaczoności Heisenberga

Klasyczne a kwantowe pojęcie prawdopodobieństwa (Kołmogorow, von Neumann)

Problem pomiaru w mechanice kwantowej

Kot Schrödingera

Przyjaciel Wignera

Kwantowe splątanie

Paradoks EPR

Nierówność Bella

Realizm i lokalność w mechanice kwantowej (doświadczenia Aspecta)

Interpretacje mechaniki kwantowej

Interpretacja kopenhaska (i zasada komplementarności Bohra)

Ukryty porządek (Bohm)

Wiele światów (Everett)

Sumy po historiach (Feynman)

Interpretmacja transakcyjna (Cramer)

Dekoherencja (Żurek)

QBism

Interpretacja statystyczna

 

Linki

Quantum physics

arXiv.org

Stanford Encyclopedia of Philosophy

 



Komentarze wyłączone.