Kvantteori: begrepp och metoder
Quantum Theory: Concepts and Methods är en lärobok i kvantfysik från 1993 av den israeliska fysikern Asher Peres .
Innehåll
I sitt förord sammanfattade Peres sina mål på följande sätt:
Syftet med denna bok är att klargöra den begreppsmässiga innebörden av kvantteorin, och att förklara några av de matematiska metoder som den använder. Denna text handlar inte om specialiserade ämnen som atomstruktur eller starka eller svaga interaktioner, utan om själva grunden för teorin. Detta är dock inte en bok om vetenskapsfilosofi . Tillvägagångssättet är pragmatiskt och strikt instrumentalistiskt. Denna attityd kommer utan tvekan att antagonisera vissa läsare, men den har sin egen logik: kvantfenomen förekommer inte i ett Hilbert-rum , de uppstår i ett laboratorium.
Boken är uppdelad i tre delar. Den första, "Gathing the Tools", introducerar kvantmekanik som en teori om "förberedelser" och "tester", och den utvecklar den matematiska formalismen i Hilbert-rum, som avslutas med den spektralteorin som används för att förstå kvantmekaniken för observerbara objekt med kontinuerligt värde . . Del II, "Cryptodeterminism and Quantum Inseparability", fokuserar på Bells teorem och andra demonstrationer av att kvantmekaniken är oförenlig med lokala teorier om dolda variabler . (Inom sin omfattande diskussion om misslyckandet med dolda variabelteorier innehåller boken ett FORTRAN- program för att testa om en lista med vektorer bildar en Kochen-Specker-konfiguration.) Del III , "Quantum Dynamics and Information", täcker rollen av rymdtidssymmetri . i kvantfysik, förhållandet mellan kvantinformation och termodynamik , semiklassiska approximationsmetoder , kvantkaos och behandling av mätning i kvantmekanik .
För att generera siffrorna i sitt kapitel om kvantkaos, inklusive plotter i fasrymden av kaotisk rörelse, skrev Peres PostScript- kod som exekverade simuleringar i själva skrivaren.
Boken utvecklar metodiken för att matematiskt representera kvantmätningar av POVM , och den gav den första pedagogiska behandlingen av hur man använder en POVM för kvantnyckeldistribution . Peres tonade ner betydelsen av osäkerhetsprincipen ; den specifika termen förekommer bara en gång i hans index, och dess ingång pekar på samma sida i indexet. Texten i sig diskuterar osäkerhetsprincipen, påpekar hur en alltför förenklad "härledning" av den går sönder, och ställer som ett läxproblem uppgiften att hitta tre kvantfysikläroböcker med en bevisligen felaktig osäkerhetsrelation.
Reception
Fysikern Leslie E. Ballentine gav läroboken en positiv recension och förklarade att den var en bra introduktion till kvantfundament och pågående forskning däri. John C. Baez gav också boken en positiv bedömning, kallade den "klar i huvudet" och fann att den innehöll "många ädelstenar som jag inte hade sett", såsom Wigner-Araki-Yanase- satsen . Michael Nielsen skrev om läroboken, "Uppenbarelse! Plötsligt destillerades alla nyckelresultat av 30 års arbete (flera av dessa resultat tack vare Asher) till vackra och enkla förklaringar." Nielsen och Isaac Chuang sa i sin egen inflytelserika lärobok att Peres var "superb", som gav "en extremt tydlig beskrivning av elementär kvantmekanik" såväl som en "omfattande diskussion om Bells ojämlikheter och relaterade resultat". Jochen Raus inledande lärobok om kvantfysik beskrev Peres arbete som "ett utmärkt ställe att börja" lära sig om Bell-ojämlikheter och relaterade ämnen som Gleasons teorem .
N. David Mermin skrev att Peres hade överbryggt den "textuella klyftan" mellan konceptuellt orienterade böcker, som syftade till att förstå vad kvantfysiken innebär om världens natur, och mer praktiska böcker avsedda att lära ut hur man tillämpar kvantmekanik. Mermin fann boken berömvärd och noterade att han hade "bara några få klagomål". Han skrev:
Peres slarvar med att urskilja de olika typer av antaganden man behöver för att bevisa omöjligheten av en teori utan dolda variabler som återger kvantmekanikens statistiska förutsägelser. Jag skulle gissa att detta beror på att även om han är en mästarutövare av just denna konstform, så är han djupt i sitt hjärta så fast övertygad om att dolda variabler inte kan fånga essensen av kvantmekanik, att han helt enkelt inte är intresserad av exakt vad du måste anta att bevisa att de inte kan.
Mermin kallade boken "en skattkammare av nya perspektiv på kvantmekanik" och sa att Peres val av ämnen är "en katalog över vanliga utelämnanden" från andra tillvägagångssätt.
Meinhard E. Mayer förklarade att han skulle "rekommendera den till alla som undervisar eller studerar kvantmekanik", och fann del II som den mest intressanta av boken. Även om han noterade en viss besvikelse över Peres val av ämnen att ta med i kapitlet om mätning , reserverade han det mesta av sin negativitet för förlaget och sa (som Ballentine också gjorde) att de hade prissatt boken utom räckhåll för doktorander:
Sådana prissättningsmetoder är inte motiverade när man betänker att många förlag tillhandahåller mycket lite kopiering eller sättning längre, vilket är uppenbart från det " Tex "-aktiga utseendet på de flesta böcker som publicerats nyligen, inklusive denna.
Mermin, Mayer och Baez noterade att Peres kort avfärdade många världars tolkning av kvantmekanik. Peres hävdade att alla varianter av tolkningar av många världar bara flyttade godtyckligheten eller vagheten i vågfunktionskollapsidén till frågan om när "världar" kan betraktas som separata, och att inget objektivt kriterium för denna separation faktiskt kan formuleras. Dessutom avfärdade Peres "spontan kollaps"-modeller som Ghirardi-Rimini-Weber-teorin i samma korta avsnitt, och betecknade dem "mutationer" av kvantmekaniken. I en recension som hyllade bokens grundlighet, noterade Tony Sudbery att Peres nedvärderade tanken att mänskligt medvetande spelar en speciell roll i kvantmekaniken.
Manuel Bächtold analyserade Peres lärobok utifrån en filosofisk pragmatism . John Conway och Simon Kochen använde en Kochen-Specker-konfiguration från boken för att bevisa deras teorem för fri vilja . Peres insisterande i sin lärobok att den klassiska analogen av ett kvanttillstånd är en Liouville-densitetsfunktion var inflytelserik i utvecklingen av QBism .
Relaterat arbete
John Watrous placerar Peres lärobok bland de "oumbärliga referenserna", tillsammans med Nielsen och Chuangs Quantum Computation and Quantum Information och Mark Wildes Quantum Information Theory. I sin dödsruna för Peres kallar William Wootters , Charles Bennett och medförfattare Quantum Theory: Concepts and Methods för den "moderna efterföljaren" till John von Neumanns 1955 Mathematical Foundations of Quantum Mechanics .
Upplagor
- Peres, Asher (1993). Kvantteori: begrepp och metoder . Kluwer . ISBN 0-7923-2549-4 . OCLC 28854083 . Original inbunden.
- Peres, Asher (1995). Kvantteori: begrepp och metoder . Kluwer . ISBN 9780792336327 . OCLC 901395752 . Pocket omtryck.
- 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( på japanska). Översatt av Ōba, Ichirō; Yamanaka, Yoshiya; Nakazato, Hiromichi. Maruzen. ISBN 9784621049228 . OCLC 834645102 .