V přednášce se budeme zabývat základy a interpretací kvantové mechaniky, zejména pak povahou kvantového měření. Seznámíme se s různými formulacemi kvantové mechaniky, jejich vzájemnými vztahy, výhodami a problémy.
Přednáška je určeno hlavně pro studenty 3. a 4. ročníku jako doplňková přednáška ke kurzu kvantové mechaniky. Vítáni jsou i doktorandi a další zájemci.
Nepředpokládají se hlubší znalosti kvantové mechaniky, bez předchozího setkání s kvantovou mechanikou však může být absolvování přednášky obtížné.
Konání přednášky:
V zimním semestru 2024 přednáška probíhala každou středu v 10:40 v posluchárně ÚTF.
Zkouška:
Preferovaná je prezenční forma zkoušky. Nicméně je možná i distanční varianta.
To s sebou nese restriktivnější podmínky na průběh zkoušky oproti minulým letem. Konkrétně, před zkouškou bude k dispozici nejvýše 30 min přípravy. Student dostane zadán dvě teoretické otázky.
Během výuky nebudou termíny vypisované v SISu. Je však možné si dohodnout zkouškový termín s přímo s vyučujícím. Ve zkouškovém období letního semestru budou také vypsány ještě nějaké termíny i pro tento předmět.
Distanční forma zkoušky
Distanční zkouška bude probíhat přes zoom. V tomto případě musí být student schopen zajistit kontinuální snímání prostoru zkoušení kamerou a musí být schopen naskenovat/vyfotit a zaslat v reálném čase přípravu vypracovanou před zkouškou.
Na konkrétní realizaci se lze dohodnout individuálně včas před zkouškou.
Cvičení a konzultace:
7.1. bude závěrečná přednáška následovaná konzultací.
Během konzultace se dohodne i průběh a podoba zkoušky.
Ke konzultaci je možné se připojit pomocí aplikace zoom s následujícími údaji:
Ke cvičení je možné se připojit pomocí aplikace zoom s následujícími údaji:
K dispozici jsou ale nahrávky přednášek a cvičení z roku 2020. Přednášky nejsou samozřejmě totožné, ale jsou dostatečně blízké, aby mohly být použity jako studijní materiál i v letošním akademickém roce.
Záznamy lze buď přehrát v přímo v následujícím přehrávači či stáhnout jako mp4 soubory níže.
Přednášky
Cvičení
Materiály k přednášce:
Níže lze nalézt záznamy přednášek pro stažení a další doplňkové materiály. Pro download mp4 souborů může být potřeba kliknout pravou myší a zvolit v menu položku typu "Uložit odkaz jako".
Kvantování na kruhu (61min) [materiál navíc]: [mp4 1280x720 282MB][mp4 800x450 135MB]
Jako ilustraci popisu systému jsem přidal část o kvantování na kruhu. Tento materiál je navíc, mimo hlavní linii přednášky, a nebude zkoušen. Pro sledování zbytku přednášky nebude potřeba. Jednodušší variantu kvantování na přímce si budeme dělat na cvičení.
Dvojštěrbina (41min) [materiál navíc]: [mp4 HQ 128MB][mp4 LQ 74MB]
Doplňkový materiál, který se z časových důvodů nevejde do hlavní linie přednášky. Je paralelou modelu diskutovaného ve feynmanovské formulaci.
Schrödingerova kočka, tunelování mezi světy a EPR (25min) [materiál navíc]: [mp4 HQ 93MB][mp4 LQ 36MB]
Doplňkový materiál, který se z časových důvodů nevejde do hlavní linie přednášky.
Měření pozorovatelné lokalizované v různých časech (42min) [materiál navíc]: [mp4 HQ 115MB][mp4 LQ 70MB]
Doplňkový materiál, který se z časových důvodů nevejde do hlavní linie přednášky.
Konzultace a cvičení budou probíhat pomocí programu Zoom. Jedná se o aplikaci s podobnou funkčností jako např. MS Teams. Zoom využijete v rámci výuky více předmětů a je potřebné si ho pro účely distanční výuky nainstalovat na počítač, který budete používat.
Zoom je možné použít i na mobilním zařízení, v rámci cvičení se však asi budou psát i rovnice a velikost mobilního zařízení může být v tomto směru limitující. Obecně je Zoom též možno používat bez instalace, s využitím prohlížeče. Taková verze Zoomu má však omezenou funkčnost.
Pro distanční cvičení by bylo optimální využít grafický tablet. Na tomto tabletu se dá rozumně psát perem a sdílet v Zoomu příslušnou obrazovku. Jako možný software lze využít buď přímo whiteboard zoomu (při zpuštění sdílení obrazovky se nabídne jako jedna z možností) nebo např. na Windows 10 již nainstalovanou aplikaci Whiteboard, případně software Miro, Xournal++ či jakýkoli jiný software umožňující psaní perem. Použijte to, s čím máte zkušenost a dobře se vám pracuje.
Lze použít i webovskou kameru ke snímání textu na papíru. V takovém případě si ale předem připravte technickou realizaci a vyzkoušejte si, že je snímaný obraz čitelný. Zkušení zvládnou využít i kamery mobilu.
V Zoomu je možné cizí sdílenou obrazovku anotovat. Tento nástroj lze využít i pro nouzové psaní myší.
Některé software umožňují sdílet whiteboard navzájem (všichni mohou psát na stejnou plochu). Přestože toto je užitečné řešení, zpočátku bych ho nevyužíval. Vyžaduje větší přípravu na straně všech zúčastěných a chápu, že už jistě máte instalování nových software pro každý předmět dost. Uvidíme později, zda se o něco takového pokusíme či zda si vystačíme se sdílením obrazovky přes Zoom.
Pokud narazíte na technické problémy se stahováním přednášek nebo používáním aplikace Zoom či na limity vašeho připojení k internetu, prosím, kontaktujte mě a pokusíme se najít funkční řešení.
Literatura:
J.Formánek: Úvod do kvantové teorie, Academia, 1983.
J. von Neumann, Mathematical Foundations of Quantum mechanics, (překlad R. T. Beyer), Princeton University Press, 1949.
editoři J. A. Wheeler, W. H. Zurek: Quantum Theory and Measurement, Princeton University Press, 1983.
R. Omnes, The interpretation of quantum mechanics, Princeton University Press, 1994.
R. B. Griffiths, Consistent quantum mechanics, Cambridge University Press, 2002.
editor W. Zurek: Complexity, Entropy and the Physics of Information, SFI Studies in the Science of Complexity, vol. VIII, Addison-Wesley, 1990.
editoři B. S. DeWitt, N. Graham: The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics, Princeton University Press, 1973.
editoři S. Saunders, J. Barrett, A. Kent, D. Wallace: Many Worlds? Everett, Quantum Theory, & Reality, Oxford University Press, 2010.
R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands: Feynmanove prednášky z fyziky 3, Fragment, 2002.
R. P. Feynman, A. R. Hibbs: Quantum Mechanics and Path Integrals, McGraw-Hill, 1965.
R. P. Feynman: The Strange Theory of Light and Matter, Princeton University Press, 1985; Neobyčejná teorie světla a látky: kvantová elektrodynamika, Aurora, 2001.
J. B. Hartle: The quantum mechanics of closed systems, ve sborníku Directions in General Relativity, editoři B. L. Hu, M. P. Ryan, C. V. Vishveshwara, Cambridge University Press, 1993.
J. B. Hartle: Spacetime quantum mechanics and the quantum mechanics of spacetime, UCSBTH92-21, gr-qc/9304006, přednáška v rámci 1992 Les Houches École d'été, Gravitation at Quantifications.