799

Ответ на пост «Немного?»2

Уильям Гамильтон в середине XIX века занимался алгебраическим описанием поворотов трехмерного тела в пространстве. Самого обычного геометрического тела, без изысков, такого как шар, например. Для решения этой задачи, помимо всего прочего, он придумал кватернионы. Но что бы он не делал, всегда натыкался на странную особенность. Алгебраические уравнения, описывающие поворот тела возвращаются к исходному виду только после поворота на 720°, а не на 360°, как, казалось бы должно быть. Гамильтон так и не смог понять что это за чертовщина, и решил, что ну ладно, 720°, так 720°, вот такая странная математическая особенность. Ошибок в своих уравнениях он не нашел и оставил всё как есть.

А теперь перенесемся в наше время. Согласно современным представлениям физики, при повороте на 360° волновая функция частицы с полуцелым спином (например, электрона, протона, нейтрона) меняет знак: ψ -> -ψ (изменяется фаза волновой функции).

То, что сначала Гамильтон открыл чисто математически, потом получило объяснение в физике и было подтверждено рядом экспериментов. Поворот тела на 360° не возвращает его в исходное состояние, как кажется. Полный поворот достигается только поворотом на 720°.

ADME

2.3K постов3.2K подписчика

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
86
Автор поста оценил этот комментарий

Но ведь спин как вращение - это только некая модель для описания поведения частицы, на самом деле никто там не вращается.

раскрыть ветку (57)
14
Автор поста оценил этот комментарий
Понятно одно - диван надо крутить в два раза больше
раскрыть ветку (1)
2
Автор поста оценил этот комментарий

На пикабушном диване уран обогащать можно.

31
Автор поста оценил этот комментарий

Там довольно сложно понять, где кончается мат. модель и начинается на самом деле, что бы это не значило.

9
Автор поста оценил этот комментарий

Тут речь не о спине как вращении, а о преобразовании волновой функции частицы, у которой полуцелый спин.

раскрыть ветку (4)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Но непонятно что значит повернуть спин на 360. Спин то имеет направление.

раскрыть ветку (3)
9
Автор поста оценил этот комментарий

Значит, что никто вручную спин вращать не будет. ))

А если серьезнее, то речь идет о нахождении симметрий волновых функций.

Очень условный пример, представьте бесконечый шестигранный стакан и частицу в нем. Волновая функция частицы со спином 1 будет симметрична относительно вращения системы на n*60 градусов. Для ВФ частицы же со спином 1/2 симметрия же будет будет только при вращении на n*720 градусов. Далее из применения теории групп следуют значения энергии, которыми может обладать частица в такой системе и т.д.

раскрыть ветку (2)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Мое наивное понятие подсказывает что состояния для n≥6 нас не интересуют, так как зачем два раза считать для одного и того же.

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Набор состояний такой системы не связан с её реальными поворотами. Просто её возможные значения энергии будут из набора, условно, E, 2*E, 4*E и т.д.

На деле при такой симметрии уравнения, то бишь гамильтониан, описыващие систему обладают определенными свойствами, позволяющими применить к ним аппарат теории групп и получить набор возможных значений энергий без решения в лоб.

0
Автор поста оценил этот комментарий

Ну тем более если брать во внимание спин то получается циклоила, а в планиметрии точки статичны, соответственно множество точек обращующих радиус окружности при обращении на 360⁰ вокруг центра, возвращаются на исходную позицию. Тут все зависит от стирки отчёта. Это такая же разница как класическая механика и квантовая механика. Скорее всего товарищ Гамильтон работал с динамическими системами отсчёта.

Автор поста оценил этот комментарий
Ближайшая аналогия из макромира это именно вращение
раскрыть ветку (46)
13
Автор поста оценил этот комментарий
Аналогии из макромира не применимы и даже вредны
раскрыть ветку (43)
2
Автор поста оценил этот комментарий
Только на таких аналогиях и строится современное образование. Рисуется ядро и орбита - модель Резерфорда. Спин в одну сторону и в другую, для наглядности и соблюдения принципа Паули. Принцип неопределённости Гейзенберга тоже насквозь пропитан аналогиями. Квантование вот только не смогли аналогизировать, воображения не хватило, но вот для кота Шрёдингера было вполне себе.
раскрыть ветку (42)
5
Автор поста оценил этот комментарий
Ерунда, на этих принципах строится популяризация науки. Модель Резерфорда уже даже здесь не используется.
Прошлый век. Как и спин, теперь это просто термин. Имя собственное.
раскрыть ветку (5)
0
Автор поста оценил этот комментарий
Здесь это где? Эйнштейн тоже прошлый век, как и Бор, Планк и все остальные. Я говорю про школьное образование и непрофильную физику, даже на технических специальностях, кроме прикладной и ядерной физики. А популяризация науки это совсем другая отрасль, которая к самой науке может и не иметь отношения.
раскрыть ветку (4)
0
Автор поста оценил этот комментарий
'Здесь' - это современные популярные лекторы, которые используют модель Резерфорда и прочих перечисленных вами замечательных людей только в рамках исторического экскурса развития науки. Думаю в школе так же, хотя и не специалист... Но подразумевать под современным образованием - базовое школьное, да это сильно!) извините не догадался...
раскрыть ветку (3)
4
Автор поста оценил этот комментарий
Именно так, через школу проходят все без исключения, а потом люди могут никогда уже не пересекаться с фундаментальной наукой.
раскрыть ветку (2)
0
Автор поста оценил этот комментарий
А чем тогда современное образование отличается от не современного?) и да уж так и быть загуглил, на модели Резерфорда в школе не останавливаются. Вы в каких годах учились?
Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий
Про образование можете и дальше погуглить как менялись учебники за последние сто лет. То, что не останавливаются, значит ли, что модель не используется?
1
Автор поста оценил этот комментарий

Можно ли это считать несовершенством человеческого мышления и что можно с этим сделать

По идее всё это делает математика но и математику человек придумал/открыл

раскрыть ветку (35)
9
Автор поста оценил этот комментарий
Математика очень хороший инструмент(Локхарт не даст соврать), но тоже не идеальный. Это как зрение среди всех органов чувств, лучше всего описывает окружающий мир, но только в пределах видимого спектра:
Иллюстрация к комментарию
1
Автор поста оценил этот комментарий
Никто математику не придумал. Есть человек - есть математика. Нет человека - математика все так же есть. Математика не зависит от человека.
раскрыть ветку (33)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Математика, конечно, есть, но вот какая это математика зависит от человека, который её придумал. "Чистая математика" - миф. Нельзя выйти из социокультурного контекста на 100%, просто в математике этот контекст минимален, по сравнению с другими областями. У Лема в Гласе Бога очень логично показано.

раскрыть ветку (20)
Автор поста оценил этот комментарий
Ты не понял. Математика существует независимо от человека. Человек выбирает лишь какими символами ее записать. В Америке конгрессмены какого-то штата пытались принять закон что Пи равно четырем (вроде четырем). Но это невозможно - тогда формулы круга перестанут работать.
Ты можешь по-разному называть разделы математики, но существовать они будут именно такими.
раскрыть ветку (19)
3
Автор поста оценил этот комментарий

Нет, независимо от человека существует физика. А математика это лишь попытка человека эти законы описать, ограниченная его знаниями и разработанными математическими моделями.

раскрыть ветку (5)
Автор поста оценил этот комментарий

Глупости. Математика существует независимо точно так же как и физика. Да, она служит для описания всего сущего, но она человеком не придумала, ты не можешь взять и поменять математические законы, они универсальны и неизменны, ты можешь их знать или нет и никак иначе

раскрыть ветку (4)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Математика не существует как нечто независимое. Это всего лишь язык для описания законов окружающего мира.

И точно так же как с обычными разговорными языками вполне может существовать другой язык с другими правилами и законами, но так же хорошо описывающий происходящее в окружающем мире.

раскрыть ветку (3)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Нет. Это иллюзия, которая возникает только потому, что нам пока не известны примеры других математик. Мы имеем дело с творением человеческого разума, и так как, по объективным причинам, пока не можем выйти за его пределы, то нам и представляется наш путь единственно возможным, а это не так.

раскрыть ветку (12)
0
Автор поста оценил этот комментарий

т.е. ты думаешь, что существует математика, в которой квадратный корень из двух - целое отрицательное число? ты не веришь в то, что математики описывают реальные соотношения чисел? думаешь что другие существа запишут эти числа иначе и получат другой результат?
если не секрет, ты какую специальность получил и в каком вузе?

раскрыть ветку (11)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Я думаю, что мы не можем представить, какую математику создаст разум эволюционировавший в других условиях и будут ли в ней аналоги таких понятий как: число, квадратный корень, целое, отрицательное, а также соотношение и результат. И даже будет ли у них математика в том смысле, в котором понимаем её мы.

Поэтому мы с вами немного о разном говорим.

раскрыть ветку (10)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Нет никакой "математике в себе", вся наша математика основана на аксиомах, то есть на принятых на веру утверждениях.

Один из примеров - деление на 0. Просто сказали, что "делить на 0 нельзя, потому что наша математика от этого ломается". При ином наборе аксиом и математика будет иная, в том числе на 0 можно будет делить.

раскрыть ветку (11)
Автор поста оценил этот комментарий

Вся математика основана на аксиомах, которые проверяются практикой. Если бы они противоречили практике - эти аксиомы бы заменили на другие, более подходящие
На ноль делить не то что бы нельзя - скорее невозможно. Но в мире много чего невозможного, как же теперь быть?

раскрыть ветку (10)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Нет, не так, аксиомы не проверяются практикой, они принимаются такие, и на их основе строится математический аппарат, которые позволяет что-то там посчитать.

Вот к примеру есть евклидова геометрия, одна из аксиом которой гласит что сумма углов треугольника всегда 180 градусов. Но есть геометрия Лобачевского или геометрия Римана, которые имеют другую аксиоматику и помогают делать построения, которые евклидова геометрия не позволяет.

раскрыть ветку (9)
0
Автор поста оценил этот комментарий
Сами по себе напрямую - не проверяются, но построенный на их основе математический аппарат должен соответствовать реальности
Поэтому проверка все же есть
раскрыть ветку (8)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Погуглите математику "колесо" или "meadows" для демонстрации, что аксиоматика к реальности не имеет отношения, или может не иметь отношения.

Классический пример - неопределённость деления на ноль в классической алгебре это как раз уязвимость аксиоматики, если разрешить деление на ноль, то получается что любое число равно любому числу, что ломает всё.


Есть расширенная алгебра, с расширенным множеством числе и отличающимися аксиомами, которые позволяют делать всё то же что обычная, но и делить на ноль тоже. Просто она сложнее, и для большинства применений её использовать неоправданно в ввиду сложности. Но когда-то и комплексные числа кому-то казаличь ненужными, может быть лет через 200 в школах вместо сегодняшней классической алгебры будут детям давать те же "луга" или "колесо".


Как аксиоматика евклидовой геометрии расходится с реальностью, так и классическая алгебра тоже не всегда даёт делать некоторые вещи.

В общем если хотите просветиться, поищите на канале VitalMath видео про деление на ноль, там про это хорошо рассказано.

раскрыть ветку (7)
4
Автор поста оценил этот комментарий

Главное расхождение с вращательной аналогией, что спин квантуется, то есть частица не может быть "повернута" на какой-то определенный градус, только кратно h/2.

раскрыть ветку (1)
3
Автор поста оценил этот комментарий
А что происходит с функцией типа тангенса в районе асимптот? С одной стороны плюс бесконечность, с другой – минус бесконечность. Представить сложно, работаем с тем, что есть.
ещё комментарий
Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку