Читать онлайн «Динамика и информация»

Б. Б. Кадомцев ДИНАМИКА И ИНФОРМАЦИЯ Зародившись в недрах классической механики, динамический подход к описанию физических явлений был распространен впоследствии на все области физики и на любые объекты макро- и микромира. Понятие информации относится к передаче, приему и обработке каких-либо сведений или сигналов. Наивысшего развития и использования оно достигло в компьютерной технике. Казалось бы, нет области, где эти понятия приходили бы в соприкосновение друг с другом. Однако это не так: при эволюции сложных физических систем возможно появление точек бифуркации, где динамическое поведение объекта может сильно зависеть от малых возмущений, т. е. от сигналов, приходящих либо от окружения, либо от других динамических систем. Поэтому для сложных физических систем одинаково важными являются как динамические (т. е. грубые), так и информационные (т. е. более тонкие) аспекты поведения систем. Именно этому вопросу — взаимодействию динамических и информационных аспектов поведения сложных систем — и посвящена настоящая книга. В книге много внимания уделяется вопросу о соотношении между классическими и квантовыми явлениями. Настоящее издание практически без изменений повторяет издание 1997 г. , которое разошлось в течение короткого срока, что свидетельствует о большом интересе читателей. Книга адресована студентам старших курсов, аспирантам и научным работникам, имеющим интерес к принципиальным вопросам физики и к основаниям теоретической физики. ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие. 7 Введение. . 15 Глава I ИНФОРМАЦИЯ И ДИНАМИКА 18 1. Информация 18 2. Энтропия 21 З. ЦиклКарно 23 4. Необратимые процессы . 25 5. Энтропия и информация 27 6. Энтропия еще раз 31 7. Управление 33 8. Газодинамика 34 9. Волны 37 10. Корреляционная функция 42 Глава II МИКРОМИР И МАКРОМИР 44 11. Уравнение Шрёдингера 45 12. Намерения 46 13. Частица в термостате 52 14. Дуализм волна-частица 56 15. "Радиоактивный распад" 62 16. Кот Шрёдингера. 66 17. Необратимость нашего окружения . 68 18. Кто бросает кости? 70 19. Броуновское движение 72 20. Микромир и макромир . 78 Глава Ш ЗАПУТАННЫЕ СОСТОЯНИЯ 80 21. Поведение микрочастицы 81 22. Восприятие 88 23. Флуктуации и необратимость 93 24. Измерение в квантовой теории 106 25. Парадокс Эйнштейна-Подольского - Розена (ЭПР) 118 26. Неравенства Белла 121 27. Квантовая криптография и телепортация 123 28. Запутанные состояния 125 29. Квантовые вычисления Глава IV 130 СЛУЧАЙНОСТЬ И НЕОБРАТИМОСТЬ В КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ 136 30. Случайная волновая функция 137 31. Мезомир. 144 32. Коллапсы волновых функций 153 33. Классический молекулярный хаос 163 34. Необратимость классическая и квантовая 171 35. Приближение к равновесию и коллапсы 185 36. Квантовый эффект Зенона 197 37. Броуновское движение квантовой частицы 200 38. Молекулярный хаос . 211 39. Волновые функции атомов газа 220 40. Квантовый хаос в газе 229 Глава V КВАНТОВЫЕ КОРРЕЛЯЦИИ И ИНФОРМАЦИЯ 241 41. Эффект Соколова 242 42. Теория эффекта Соколова 251 43. Исследование эффекта Соколова 263 44. Квантовая коммуникация 270 45.