Лекции по квантовой механике. Розман Г.А. - 151 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

151
ëåêòè÷åñêîì åäèíñòâå ñâîéñòâ ïðèðîäû, äå Áðîéëü âûäâèãàåò áåçóìíóþ
äëÿ òîãî ñîñòîÿíèÿ íàóêè èäåþ: ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû (à èõ áûëî èçâåñò-
íî åìó ëèøü äâå: ýëåêòðîí è ïðîòîí !) òàêæå äîëæíû ïðîÿâëÿòü íå òîëüêî
êîðïóñêóëÿðíûå, íî è âîëíîâûå ñâîéñòâà. Òàê ðîäèëàñü èäåÿ î êîðïóñêó-
ëÿðíî - âîëíîâîì äóàëèçìå ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö.
Ïåðâîå ïîäòâåðæäåíèå ýòîé ãèïîòåçû (âèäèìî, íå áûëî èçâåñòíî äå
Áðîéëþ) áûëî äàíî åùå â 1921 ã. â îïûòàõ Òàóíñåíäà è Ðàìçàóýðà : ïîòîê
ýëåêòðîíîâ ïðè îïðåäåëåííîé ñêîðîñòè ïðè âñòðå÷å ñ öåíòðàìè ðàññåèâà-
íèÿ (àòîìàìè èíåðòíûõ ãàçîâ) äèôðàãèðîâàëè, êàê åñëè áû ýëåêòðîíû îá-
ëàäàëè âîëíîâûìè ñâîéñòâàìè. Â 1925  1927 ã.ã. âîëíîâûå ñâîéñòâà ýëåê-
òðîíîâ áûëè òâåðäî óñòàíîâëåíû ïðè íàáëþäåíèè èõ ðàññåèâàíèÿ íà ìî-
íîêðèñòàëëàõ (Äæåðìåð è Äåâèññîí) è ïîëèêðèñòàëëàõ (Òîìñîí è Òàðòà-
êîâñêèé).  1949 ã. íàøè ñîîòå÷åñòâåííèêè Ñóøêèí, Ôàáðèêàíò è Áèáåð-
ìàí ïîêàçàëè, ÷òî âîëíîâûìè ñâîéñòâàìè îáëàäàåò êàæäûé ýëåêòðîí(à íå
åñòü ñâîéñòâî òîëüêî êîëëåêòèâà-ïîòîêà ýëåêòðîíîâ).
Èäåÿ äå Áðîéëÿ áûëà ïîëîæåíà Ý.Øðåäèíãåðîì â îñíîâó ïîñòðîå-
íèÿ íîâîé ôèçè÷åñêîé òåîðèè  òåîðèè ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö è èõ
ñèñòåì  êâàíòîâîé ìåõàíèêè.
Èòàê, ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû îáëàäàþò è êîðïóñêóëÿðíûìè è âîë-
íîâûìè ñâîéñòâàìè. Îäíàêî, èç ýòîé èäåè íå ñëåäóåò, ÷òî ýëåìåíòàðíûå
÷àñòèöû  ýòî è êîðïóñêóëû è âîëíû îäíîâðåìåííî. Îáëàäàòü âîëíîâûìè
ñâîéñòâàìè  ýòî åùå íå îçíà÷àåò áûòü âîëíîé. Ìîæíî ñêàçàòü íàîáîðîò,
÷òî ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû  ýòî íè êîðïóñêóëû è íå âîëíû, îíè îáëàäàþò
êîðïóñêóëÿðíî  âîëíîâûì äóàëèçìîì. Íà âîïðîñ: òàê ÷òî æå òàêîå ýëå-
ìåíòàðíàÿ ÷àñòèöà?  è ñåãîäíÿ ìû íå ìîæåì äàòü îäíîçíà÷íûé îòâåò. Åùå
íå ïîñòðîåíà òåîðèÿ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö, õîòÿ ìû è çíàåì ìíîãî ñâîéñòâ
ýòèõ ÷àñòèö. Ìû íå ìîæåì îòâåòèòü, íàïðèìåð, íà òàêèå âîïðîñû: ïî÷åìó
ó ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö òàêàÿ, à íå äðóãàÿ ìàññà; ïî÷åìó ýëåêòðîí íå âçðû-
âàåòñÿ, õîòÿ îí ñîäåðæèò ëèøü ýëåêòðè÷åñòâî îäíîãî çíàêà è ò.ä.
Íå íàäî ïðåäñòàâëÿòü ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû íåêèìè êåíòàâðàìè.
Äåëî â òîì, ÷òî â îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ (îïûòàõ) îíè ïðîÿâëÿþò ëèáî
êîðïóñêóëÿðíûå, ëèáî âîëíîâûå ñâîéñòâà. È íèêîãäà  è òå è äðóãèå ñâîé-
ñòâà îäíîâðåìåííî â îäíîì îïûòå. Îá ýòîì ãîâîðèò îñíîâîïîëàãàþùèé
ïðèíöèï ñîâðåìåííîé ôèçèêè  ïðèíöèï äîïîëíèòåëüíîñòè, ñôîðìóëèðî-
âàííûé Íèëüñîì Áîðîì â 1926 ãîäó: êîðïóñêóëÿðíûå è âîëíîâûå ñâîé-
ñòâà ÿâëÿþòñÿ äîïîëíèòåëüíûìè, ôèçè÷åñêèå ïðèáîðû äåëÿòñÿ íà äâà êëàñ-
ñà. Ñ ïîìîùüþ îäíèõ ïðèáîðîâ ìîæíî èçó÷àòü âîëíîâûå, ñ ïîìîùüþ äðó-
ãèõ  êîðïóñêóëÿðíûå ñâîéñòâà ÷àñòèö.
Òó æå ìûñëü, íà ÿçûêå ìàòåìàòèêè, âûðàæàþò ñîîòíîøåíèÿ íåîïðå-
äåëåííîñòåé Ãåéçåíáåðãà. Ïðè ýòîì íåîïðåäåëåíîñòè íå ÿâëÿþòñÿ íåòî÷-
ëåêòè÷åñêîì åäèíñòâå ñâîéñòâ ïðèðîäû, äå Áðîéëü âûäâèãàåò “áåçóìíóþ”
äëÿ òîãî ñîñòîÿíèÿ íàóêè èäåþ: ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû (à èõ áûëî èçâåñò-
íî åìó ëèøü äâå: ýëåêòðîí è ïðîòîí !) òàêæå äîëæíû ïðîÿâëÿòü íå òîëüêî
êîðïóñêóëÿðíûå, íî è âîëíîâûå ñâîéñòâà. Òàê ðîäèëàñü èäåÿ î êîðïóñêó-
ëÿðíî - âîëíîâîì äóàëèçìå ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö.
      Ïåðâîå ïîäòâåðæäåíèå ýòîé ãèïîòåçû (âèäèìî, íå áûëî èçâåñòíî äå
Áðîéëþ) áûëî äàíî åùå â 1921 ã. â îïûòàõ Òàóíñåíäà è Ðàìçàóýðà : ïîòîê
ýëåêòðîíîâ ïðè îïðåäåëåííîé ñêîðîñòè ïðè âñòðå÷å ñ öåíòðàìè ðàññåèâà-
íèÿ (àòîìàìè èíåðòíûõ ãàçîâ) äèôðàãèðîâàëè, êàê åñëè áû ýëåêòðîíû îá-
ëàäàëè âîëíîâûìè ñâîéñòâàìè.  1925 – 1927 ã.ã. âîëíîâûå ñâîéñòâà ýëåê-
òðîíîâ áûëè òâåðäî óñòàíîâëåíû ïðè íàáëþäåíèè èõ ðàññåèâàíèÿ íà ìî-
íîêðèñòàëëàõ (Äæåðìåð è Äåâèññîí) è ïîëèêðèñòàëëàõ (Òîìñîí è Òàðòà-
êîâñêèé).  1949 ã. íàøè ñîîòå÷åñòâåííèêè Ñóøêèí, Ôàáðèêàíò è Áèáåð-
ìàí ïîêàçàëè, ÷òî âîëíîâûìè ñâîéñòâàìè îáëàäàåò êàæäûé ýëåêòðîí(à íå
åñòü ñâîéñòâî òîëüêî êîëëåêòèâà-ïîòîêà ýëåêòðîíîâ).
      Èäåÿ äå Áðîéëÿ áûëà ïîëîæåíà Ý.Øðåäèíãåðîì â îñíîâó ïîñòðîå-
íèÿ íîâîé ôèçè÷åñêîé òåîðèè – òåîðèè ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö è èõ
ñèñòåì – êâàíòîâîé ìåõàíèêè.
      Èòàê, ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû îáëàäàþò è êîðïóñêóëÿðíûìè è âîë-
íîâûìè ñâîéñòâàìè. Îäíàêî, èç ýòîé èäåè íå ñëåäóåò, ÷òî ýëåìåíòàðíûå
÷àñòèöû – ýòî è êîðïóñêóëû è âîëíû îäíîâðåìåííî. Îáëàäàòü âîëíîâûìè
ñâîéñòâàìè – ýòî åùå íå îçíà÷àåò áûòü âîëíîé. Ìîæíî ñêàçàòü íàîáîðîò,
÷òî ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû – ýòî íè êîðïóñêóëû è íå âîëíû, îíè îáëàäàþò
êîðïóñêóëÿðíî – âîëíîâûì äóàëèçìîì. Íà âîïðîñ: òàê ÷òî æå òàêîå ýëå-
ìåíòàðíàÿ ÷àñòèöà? – è ñåãîäíÿ ìû íå ìîæåì äàòü îäíîçíà÷íûé îòâåò. Åùå
íå ïîñòðîåíà òåîðèÿ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö, õîòÿ ìû è çíàåì ìíîãî ñâîéñòâ
ýòèõ ÷àñòèö. Ìû íå ìîæåì îòâåòèòü, íàïðèìåð, íà òàêèå âîïðîñû: ïî÷åìó
ó ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö òàêàÿ, à íå äðóãàÿ ìàññà; ïî÷åìó ýëåêòðîí íå “âçðû-
âàåòñÿ”, õîòÿ îí ñîäåðæèò ëèøü ýëåêòðè÷åñòâî îäíîãî çíàêà è ò.ä.
      Íå íàäî ïðåäñòàâëÿòü ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû íåêèìè êåíòàâðàìè.
Äåëî â òîì, ÷òî â îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ (îïûòàõ) îíè ïðîÿâëÿþò ëèáî
êîðïóñêóëÿðíûå, ëèáî âîëíîâûå ñâîéñòâà. È íèêîãäà – è òå è äðóãèå ñâîé-
ñòâà îäíîâðåìåííî â îäíîì îïûòå. Îá ýòîì ãîâîðèò îñíîâîïîëàãàþùèé
ïðèíöèï ñîâðåìåííîé ôèçèêè – ïðèíöèï äîïîëíèòåëüíîñòè, ñôîðìóëèðî-
âàííûé Íèëüñîì Áîðîì â 1926 ãîäó: êîðïóñêóëÿðíûå è âîëíîâûå ñâîé-
ñòâà ÿâëÿþòñÿ äîïîëíèòåëüíûìè, ôèçè÷åñêèå ïðèáîðû äåëÿòñÿ íà äâà êëàñ-
ñà. Ñ ïîìîùüþ îäíèõ ïðèáîðîâ ìîæíî èçó÷àòü âîëíîâûå, ñ ïîìîùüþ äðó-
ãèõ – êîðïóñêóëÿðíûå ñâîéñòâà ÷àñòèö.
      Òó æå ìûñëü, íà ÿçûêå ìàòåìàòèêè, âûðàæàþò ñîîòíîøåíèÿ íåîïðå-
äåëåííîñòåé Ãåéçåíáåðãà. Ïðè ýòîì íåîïðåäåëåíîñòè íå ÿâëÿþòñÿ íåòî÷-
                                   151