בתשובה לeasy, 21/08/06 10:59
 |
|
 |
||
|
||||
 |
זכרון רחוק: בזמן שהייתי בתיכון, אחרי שסיימנו את השיעור הראשון במתמטיקה על המספרים המרוכבים, היה לנו שיעור פיזיקה. לפני השיעור שאלנו את המורה שלנו אם בפיזיקה משתמשים במספרים המרוכבים למשהו. המורה חשב לרגע, ואמר לנו: "כן, לחישובים בזרם חילופין ולעוד משהו קטן". כמה שנים אחר כך, כשלמדתי פיזיקה באוניברסיטה, פגשתי אותו שם (באוניברסיטה), ושאלתי אותו לפשר התשובה שלו, והוא ענה לי "אתה מכיר משהו יותר קטן מקוונטים?". |
 |
 |
 |
|
|
|
||
|
||||
|
בכל מקרה זה לא נכון. מספרים מרוכבים מופיעים כמעט בכל ענף פיזיקלי, כולל מכניקה, פיזיקה סטטיסטית, מצב מוצק ועוד נושאים שונים. בפרט, הם מופיעים בטרנספורמי פוריה שמשמשים לפתרון של משוואות דיפרנציאליות (שעלולות להופיע בכל מקום) ובמשפט השארית של קושי כדי לחשב אינטגרלי מסלול (שנחוצים כמעט תמיד). אתה יודע מה הערך של אינטגרל סביב מערב אירופה? |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
רומן פולנסקי בצרפת, לא? | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
וגם מארי קירי קבורה שם, אבל זה הורס את כל הבדיחה. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אה, חשבתי שזו חידה (והתכוונתי רק לרמוז שעליתי על משהו). מתנצל. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
כן, אני יודע, נכון שעברו כמה שנים, אבל למדתי את כל זה... יש הבדל בין מקומות שבהם מופיעים המספרים המרוכבים כטכניקת עזר לפתרון בעיות קונקרטיות, לבין מקומות בהם הם אינהרנטית חלק מהפוסטולטים של המערכת (כמו במכניקת הקוונטים). | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
למעשה גם בזרם חילופין זה רק טכניקת עזר. פשוט הפתרון של משוואה הרמונית מרוסנת הוא פונקציה מרוכבת. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
בקוונטים הם חלק מהפוסטולטים? חשבתי שדווקא מדגישים את זה שכל הדברים המדידים הם ממשיים, ולכן נראה היה לי שהמרוכבים נדחפו לשם רק בגלל שהמתמטיקה דורשת את זה. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
כן ולא. בלי מספרים מרוכבים אתה לא יכול להוסיף את הפאזה למצב. פאזה היא לא גודל מדיד. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
סליחה. כנראה מההודעה הקודמת התקבל הרושם המוטעה שאני מבין משהו בנושא. אין לי מושג מהי ''פאזה'' בהקשר הזה. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אם יש לך מצב קוונטי (ואני לא הולך להגדיר מה זה מצב קוונטי) אז אפשר תמיד להכפיל אותו במקדם מרוכב עם אורך 1 (שזה בעצם ( exp(iθ) שנקרא "פאזה" בלי שיהיה כל הבדל בתוצאת המדידה. לפאזה יש משמעות כאשר בסופרפוזיציה של מצבים כל מצב הוא עם פאזה שונה. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
התוצאות התצפיתיות הן תמיד ממשיות, אבל פונקציית גל מרוכבת היא חלק מהפוסטולטים של מכניקת הקוונטים. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
מה שהקשה אמר. לי נראה שהשימוש בפונקצית גל מרוכבת הוא לצרכי נוחות ופשטות בלבד (כלומר, ''דרישה'' של המתמטיקה, לא של העולם הפיזי שמנסים למדל). | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אני חושב שהמתמטיקה של הפיזיקה נבחרת כך ש: 1. יהיה קל לבצע חישובים (למשל להעדיף מספרים מרוכבים על זוגות סדורים של ממשיים). 2. שכל תוצאה פיזיקלית תהיה ממשית. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
גם וקטורים, נגזרות, סטטיסטיקה ואפילו מספרים ממשיים הם ''דרישה'' של המתמטיקה, לא של העולם הפיזי שמנסים למדל. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אני לא בטוח שאני מסכים, אבל בוא נשאר באי הסכמה הדדית. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אני אפילו לא בטוח שהמתמטיקה דורשת את זה. לדוגמא: את משוואת שרודינגר אתה יכול לרשום כשתי משוואות מצומדות של שתי פונקציות ממשיות (החלק הממשי והחלק המדומה של פונקציית הגל). זה אמנם מסרבל את החיים, אבל משמר את התוכן מהבחינה המתמטית והפיסיקלית. עם מספיק מאמץ, אולי ניתן לבצע פרוק דומה לכל משוואה פיסיקלית. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
נכון. במקום להשתמש פונקציית גל מרוכבת אפשר להשתמש בצמד פונקציות (אפשר לקרוא להן "ממשית" ו"מדומה"), כאשר אתה מגדיר ביניהן שתי פעולות סגורות (אפשר לקרוא להן "כפל" ו"חיבור") עם כל מיני תכונות (קומטטיביות, סוציאטיביות וכל אלה), להוסיף עוד פעולה שלהשדה הממשי עליהן ("כפל בסקאלר"), ופעולה נוספת ("צימוד") עם כל מיני תכונות אחרות (למשל, עבור כל צמד, החלק ה"מדומה" ב{צמד "כפול" צימוד {צמד}} יהיה תמיד אפס) . אפשר גם לקרוא להם "מספרים מדומים" ולהעמיד פנים שאין להם קשר למספרים המדומים שנוור מיינד כל כך שונאת. אגב, את משוואות מקסוול הגדירו בהתחלה בעזרת עשרות נוסחאות עבור כל רכיב בנפרד, ההמצאה של הרישום הווקטורי ושל האופרטורים המרחביים הצליחה לצמצם את הרישום לארבע משוואות, ואח"כ בעזרת מעבר לארבע ממדים, לשתיים. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
בתגובה 403968 (אתה כתבת?) עלתה שאלת ההבחנה בין שימוש במרוכבים כטכניקת עזר, לבין היותם צורך חיוני עבור התורות הפיסיקליות. דוגמא: הסגירות האלגברית של שדה המרוכבים היא תכונה מהותית שאינה קיימת בשדה הממשי. החלפת האות i ב-u, או החלפת המספר המרוכב הבודד בזוג סדור, אינה מהותית. הגדרת הכפל באופן כזה ש-i בריבוע שווה למינוס 1, דוקא כן. דוגמא אחרת: בתורת היחסות זנחו את השימוש ב-i לטובת מטריקות של 3+1. הנקודה המהותית מבחינת הפיסיקה היא קיום סימטריות הסיבוב בין המימדים המרחביים, שמצריכות מודיפיקציות כשמוסיפים את הזמן כמימד נוסף (וסליחה על חוסר הריגורוזיות). השאלה, כפי שאני רואה אותה, היא האם ניתן להעלים את המרוכבים מהפיסיקה כמו בדוגמא השניה (כלומר: מבלי "לרמות" ולהשתמש במרוכבים תחת שמות או סימונים אחרים כמו שציינת בתגובתך). |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אני לא בטוח שמדובר במשהו "אינהירנטי" אבל תאור של תורות שדות מסתמך על אינטגרלי מסלול, וכמעט בלתי אפשרי לתאר זאת ללא שימוש במכפלה של i בפעולה. אגב, גם את הממשיים אפשר להעלים מהפיסיקה על ידי שימוש בחתכי דדקינד. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אילו אבות מכניקת הקוונטים לא ידעו על האפשרות של מספרים מרוכבים, הם היו נאלצים להמציא מושג מתמטי חדש. מושג שכולל בתוכו את המכפלה הפנימית, את הצימוד, את הערך המוחלט, את החיבור, את המכפלה בסקאלר ואת הרציפות של המספרים המרוכבים. האם זה היה "ממש" המספרים המרוכבים? אולי לא, אולי זה היה סתם וקטור דו ממדי (שאח"כ היה מתרחב ל-4 ו-6 ממדים בהתאם לספינור המתאים), שאף אחד לא היה חושב להתייחס אליו כאל "מספר", כמו שאנחנו לא מתייחסים לספינורי דיראק כאל מספרים (למרות שיש להם תכונות אלגבריות). עניתי לשאלה שלך? |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אבל ספינורים הם כן מספרים! 1. אלו הם (פחות או יותר, 1) קווטרניונים עם נורמה קבועה. ו*זו* הסיבה שאפשר להכפיל אותם זה בזה. לחבר אי-אפשר, בגלל העניין הזה עם הנורמה, אבל הדרך הסבירה לעבוד עם היצורים האלה היא להבין אותם בהקשר הכללי יותר. יש גן-חיות שלם של חבורות (Fucsian groups) שקשורות למשטחי רימן 2, והאיברים שלהן הן (בכאילו) מטריצות עם דטרמיננטה 1. בגן החיות הזה, בעלי החיים המבוייתים הם בדיוק אלה שאפשר להבין את האיברים שלהם גם בתור קווטרניונים; מעין ספינורים. יש מגוון של שיטות סטנדרטיות שנעשות זמינות דווקא כאשר מטפלים באלה כמו במספרים. זו גם הסיבה שה"מושג המתמטי החדש" היה הופך להיות השדה המוכר של המספרים המרוכבים בין כך ובין כך - מתמטיקה לא משחקים עם יד אחת קשורה מאחורי הגב (אלא בהתחלה, כדי לוודא שאפשר). 1 אחרי שמחלקים ב-2 במקום הנכון 2 משטח רימן = כל דבר שנראה לנמלים שחיות עליו כמו מישור; למשל, פני כדור הארץ. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
(אתה בטח יודע את זה, אבל למי שלא יודע:) קווטרניונים הם ספינורים, אבל (לא כל ה)ספינורים הם קווטרניונים. הספינורים של דיראק בהם משתמשים פיזיקאים, למשל, הם לא, למרות שגם אלה וגם אלה הם אלגברות קליפורד. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
Fucsian groups זה Fuchsian groups? | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
בספר שהזכרתי בתגובה 291808 יש (גם) נסיון לבנות את המכניקה הקוונטית מעל האלגברה הממשית, ולא המרוכבת. התוצאה היא פיזיקה אחרת לגמרי מזאת המוכרת לנו. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אחלה מורה היה לך. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
|
|
|
| חזרה לעמוד הראשי |  |
| מערכת האייל הקורא אינה אחראית לתוכן תגובות שנכתבו בידי קוראים | |
 RSS מאמרים |
כתבו למערכת |
אודות האתר |
טרם התעדכנת |
ארכיון |
חיפוש |
עזרה |
תנאי שימוש
|
© כל הזכויות שמורות |