Philosophy of Quantum Physics

Wykład jest wprowadzeniem w podstawowe zagadnienia filozoficzne fizyki kwantowej (przede wszystkim ontologiczne), przygotowanym dla studentów/ek filozofii (bez przygotowania ścisłego). Pierwsza część wykładu jest elementarnym wprowadzeniem w matematyczne podstawy i główne pojęcia teorii, zaś druga to systematyczne przedstawienie problemów filozoficznych i interpretacji (na przykładach konkretnych eksperymentów, w tym najnowszych).

1. Historyczne początki teorii kwantowej: problem ciała doskonale czarnego, hipoteza Plancka (1900), wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego (1905), problem pojemności cieplnej ciał, model atomu Bohra (1913). Stara teoria kwantów.

2. Formalizm matematyczny mechaniki kwantowej (I): liczby zespolone i ich reprezentacja geometryczna oraz biegunowa, produkty wektorów i operatory w rzeczywistej przestrzeni wektorowej, projektory, eigenwektory i eigenwartości operatorów rzeczywistych.

3. Formalizm matematyczny mechaniki kwantowej (II): dwuwymiarowa przestrzeń zespolona i operatory zespolone, operatory hermitowskie i ich eigenwektory, geometria n-wymiarowej przestrzeni Hilberta, koprzestrzeń i kowektory, zasada superpozycji, notacja Diraca.

4. Formalizm matematyczny mechaniki kwantowej (III): mechanika kwantowa w zespolonej przestrzeni Hilberta, postulaty teorii kwantowej, równanie Schrödingera, sformułowanie rzutowe von Neumanna, kwantowy algorytm statystyczny.

5. Eksperymenty i fundamentalne fenomeny kwantowe: eksperyment ze szczelinami, dualizm korpuskularno-falowy i równania de Broglie’a, eksperyment Sterna-Gerlacha i fizyka spinu, „gumka kwantowa”, dyspersyjne relacje nieoznaczoności Heisenberga i ich fizyczny sens.

6. "Paradoks EPR", informacja kwantowa i problem nielokalności: aspekty fizyczne i ontologiczne kwantowych stanów splątanych. Nierówności Bella i ich założenia; twierdzenie Bella.

7. Kopenhaska interpretacja mechaniki kwantowej: Bohr i jego solvay’owskie dyskusje z Einsteinem (1927-1930), Heisenberg, Pauli, Born. Rola statystyki w QM i znaczenie zupełności teorii. Kwantowy problem pomiaru.

8. Alternatywne podejścia interpretacyjne do QM: kauzalna interpretacja de Broglie’a-Bohma, interpretacja wielu światów, spójne historie kwantowe, podejścia typu GRW.

9. Logiki kwantowe i problem języka w opisie kwantowym. Ontologiczne wyzwania: kwantowa zasada względności, problem definiowania "stanu kwantowego" i "pomiaru", natura obiektów kwantowych, radykalnie nieklasyczna termodynamika kwantowa, indeterminizm kwantowy. Filozoficzne problemy kosmologii kwantowej.

V. Scarani, C. Lynn, L.S. Yang, "Six Quantum Pieces: A First Course in Quantum Physics". Singapore 2010.

A.I.M. Rae, "Quantum Physics: A Beginner’s Guide". Oxford 2005.

V. Scarani, "Physik in Quanten: Eine kurze Begegnung mit Wellen, Teilchen und den realen physikalischen Zuständen". Berlin 2007/"Quantum Physics: A First Encounter. Interference, Entanglement & Reality". Oxford 2006.

R. Feynman, "Feynmana wykłady z fizyki", t. 1.2 ("Optyka. Termodynamika. Fale") i t. 3 ("Mechanika kwantowa"). Warszawa 2001.

G. Greenstein, A.G. Zajonc, "The Quantum Challenge: Modern Research on the Foundations of Quantum Mechanics" (2nd ed.). Boston – Toronto – London – Singapore 2006.

J. Audretsch (ed.), "Entangled World. The Fascination of Quantum Information and Computation". Weinheim 2005.

M. Heller, "Mechanika kwantowa dla filozofów". Kraków 1996 (2. wyd.: "Elementy mechaniki kwantowej dla filozofów", Kraków 2014).

A. Łukasik, "Filozoficzne zagadnienia mechaniki kwantowej". Lublin 2017.

L. Susskind, "Mechanika kwantowa. Teoretyczne minimum". Warszawa 2016.

D.F. Styer, "The Strange World of Quantum Mechanics". Cambridge 2000.

A.I.M. Rae, "Quantum Physics: Illusion or Reality?" (2nd ed.). Cambridge 2004.

J. Baggott, "Teoria kwantowa. Odkrycia, które zmieniły świat". Warszawa 2013.

J. Baggott, "Kwantowa rzeczywistość. W poszukiwaniu prawdziwego znaczenia mechaniki kwantowej", Warszawa 2021.

A. Zeilinger, "Od splątania cząstek do kwantowej teleportacji". Warszawa 2013.

L. Lederman, Ch. Hill, "Zrozumieć niepojęte. Fizyka kwantowa i rzeczywistość". Warszawa 2013.

N.D. Mermin, "Is the Moon There When Nobody Looks? Reality and the Quantum Theory". „Physics Today”, vol. 38 (4), IV 1985, s. 38-47.

T. Bigaj, "Kwanty, liczby, abstrakty. Eseje popularne z filozofii nauki" (s. 178-222). Warszawa 2002.

N. Bohr, "Fizyka atomowa a wiedza ludzka". Warszawa 1963.

W. Heisenberg, "Fizyka a filozofia". Warszawa 1965.

D. Bohm, "Przyczynowość i przypadek w fizyce współczesnej". Warszawa 1961.

D. Bohm, "Ukryty porządek". Warszawa 1988.

P.C.W. Davies, J.R. Brown (red.), "Duch w atomie. Dyskusja o paradoksach teorii kwantowej". Warszawa 1996.

D. Deutsch, "Struktura rzeczywistości". Warszawa 2006.

M. Woszczek, "Potencjalność, fizyka i odkrycie surrealności natury", Warszawa 2021, s. 135-198.

Zaliczenie ustne