Лекции по квантовой механике. Розман Г.А. - 26 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

26
Ïåðâîíà÷àëüíî ñîîòíîøåíèÿ íåîïðåäåëåííîñòåé Ãåéçåíáåðãà ïûòà-
ëèñü èñòîëêîâàòü, êàê óñëîâèÿ, êîòîðûå îãðàíè÷èâàþò íàøè çíàíèÿ, íàøè
âîçìîæíîñòè â ïîçíàíèè ìèêðîìèðà. Â äåéñòâèòåëüíîñòè æå â ýòèõ ñîîò-
íîøåíèÿõ íåò òàêîãî ôèëîñîôñêîãî óòâåðæäåíèÿ. Äëÿ îïèñàíèÿ ñâîéñòâ
ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö ìû èñïîëüçîâàëè ÿçûê êëàññè÷åñêîé ôèçèêè. Ñîîò-
íîøåíèÿ íåîïðåäåëåííîñòåé Ãåéçåíáåðãà ãîâîðÿò î òîì, ÷òî ÿçûê êëàññè-
÷åñêîé ôèçèêè íå ìîæåò òî÷íî îïèñûâàòü ñâîéñòâà ÷àñòèö ìèêðîìèðà.
Äåéñòâèòåëüíî, â êëàññè÷åñêîé ôèçèêå ýëåìåíòàðíàÿ ÷àñòèöà â äàííûé
ìîìåíò âðåìåíè èìåò òî÷íî îïðåäåëåííóþ êîîðäèíàòó ñâîåãî ìåñòîïîëî-
æåíèÿ è òî÷íî îïðåäåëåííóþ ñêîðîñòü â ýòîì ìåñòå.  íàõîæäåíèè ýòèõ
âåëè÷èí è ñîñòîèò îñíîâíàÿ çàäà÷à êëàññè÷åñêîé ìåõàíèêè. Åñëè æå â
êâàíòîâîé ìåõàíèêå ñîîòâåòñòâóþùèå õàðàêòåðèñòèêè ýëåìåíòàðíîé ÷à-
ñòèöû íåëüçÿ îïðåäåëèòü îäíîâðåìåííî òî÷íî (îá ýòîì è ãîâîðÿò ñîîòíî-
øåíèÿ íåîïðåäåëåííîñòåé Ãåéçåíáåðãà), òî, ñëåäîâàòåëüíî, ýòè ïîíÿòèÿ -
êîîðäèíàòà è ïðîåêöèÿ èìïóëüñà íà ñîîòâåòñòâóþùóþ îñü, íå ìîãóò ðàñ-
ñìàòðèâàòüñÿ êàê õàðàêòåðèñòèêè ýëåìåíòàðíîé ÷àñòèöû, çàäàâàåìûå â
îäèí è òîò æå ìîìåíò âðåìåíè.
Èòàê, ìû äîëæíû ñîãëàñèòüñÿ, ÷òî â êâàíòîâîé ìåõàíèêå íåò òàêîãî
ïîíÿòèÿ êàê òðàåêòîðèÿ, ïîòîìó ÷òî ïðèçíàíèå ðåàëüíîñòè òðàåêòîðèè òîò
÷àñ æå ïîòðåáóåò ââåäåíèÿ êîîðäèíàòû ÷àñòèöû è ñîîòâåòñòâóþùåé ïðî-
åêöèè ñêîðîñòè (èìïóëüñà) â ýòîé òî÷êå.
Îòðèöàíèå òðàåêòîðèè áóäåò åñòåñòâåííûì, åñëè ìû ïðèçíàåì êîð-
ïóñêóëÿðíî-âîëíîâîé äóàëèçì ïðîÿâëåíèÿ ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíîé ÷àñòè-
öåé, ïðèçíàåì, ÷òî ñîñòîÿíèå ýëåìåíòàðíîé ÷àñòèöû ìîæíî îïèñàòü, çàäà-
âàÿ åå ñîñòîÿíèå ïðè ïîìîùè âîëíîâîé ôóíêöèè.
Ñîîòíîøåíèÿ íåîïðåäåëåííîñòåé Ãåéçåíáåðãà (ÑÍÃ) íå îãðàíè÷è-
âàþò ïîçíàíèå ìèðà, à íàîáîðîò, óêàçûâàþò íà íåîáõîäèìîñòü íîâîãî, íå
êëàññè÷åñêîãî, ïîäõîäà ê îïèñàíèþ ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö. Íî-
âûé ïîäõîä òðåáóåò è íîâîãî ÿçûêà, íîâûõ ôèçè÷åñêèõ îáðàçîâ, îòêàçà îò
íåêîòîðûõ ñòàðûõ ïîíÿòèé è îáðàçîâ, êàê-òî òðàåêòîðèÿ, êîîðäèíàòà,
ïðîåêöèÿ ñêîðîñòè íà ñîîòâåòñòâóþùåå íàïðàâëåíèå, êîòîðóþ îäíîâðå-
ìåííî ñ êîîðäèíàòîé òî÷íî îïðåäåëèòü íåëüçÿ.
Åñëè ïðîàíàëèçèðîâàòü îïûòû, ëåæàùèå â îñíîâàíèè êâàíòîâîé
ìåõàíèêè, òî îáíàðóæèòñÿ âàæíàÿ çàêîíîìåðíîñòü: â îäíèõ îïûòàõ ìû
ìîæåì îïðåäåëèòü òîëüêî ìåñòîïîëîæåíèå ýëåìåíòàðíîé ÷àñòèöû, åå êî-
îðäèíàòó. Íî ïðè ýòîì íè÷åãî íå ìîæåì ñêàçàòü î åå èìïóëüñå.  äðóãèõ
æå îïûòàõ ìîæíî ÷åòêî îïðåäåëèòü èìïóëüñ ÷àñòèöû, íî íè÷åãî äîñòîâåð-
íîãî íåëüçÿ ñêàçàòü î åå ìåñòîíàõîæäåíèè. Â îäíèõ îïûòàõ ïðîÿâëÿþòñÿ
êîðïóñêóëÿðíûå ñâîéñòâà, â äðóãèõ - òîëüêî âîëíîâûå. Íàïðèìåð, òðåêè
â êàìåðå Âèëüñîíà ñ îïðåäåëåííîé òî÷íîñòüþ óêàçûâàþò ìåñòîíàõîæäå-
      Ïåðâîíà÷àëüíî ñîîòíîøåíèÿ íåîïðåäåëåííîñòåé Ãåéçåíáåðãà ïûòà-
ëèñü èñòîëêîâàòü, êàê óñëîâèÿ, êîòîðûå îãðàíè÷èâàþò íàøè çíàíèÿ, íàøè
âîçìîæíîñòè â ïîçíàíèè ìèêðîìèðà. Â äåéñòâèòåëüíîñòè æå â ýòèõ ñîîò-
íîøåíèÿõ íåò òàêîãî ôèëîñîôñêîãî óòâåðæäåíèÿ. Äëÿ îïèñàíèÿ ñâîéñòâ
ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö ìû èñïîëüçîâàëè ÿçûê êëàññè÷åñêîé ôèçèêè. Ñîîò-
íîøåíèÿ íåîïðåäåëåííîñòåé Ãåéçåíáåðãà ãîâîðÿò î òîì, ÷òî ÿçûê êëàññè-
÷åñêîé ôèçèêè íå ìîæåò òî÷íî îïèñûâàòü ñâîéñòâà ÷àñòèö ìèêðîìèðà.
Äåéñòâèòåëüíî, â êëàññè÷åñêîé ôèçèêå ýëåìåíòàðíàÿ ÷àñòèöà â äàííûé
ìîìåíò âðåìåíè èìåò òî÷íî îïðåäåëåííóþ êîîðäèíàòó ñâîåãî ìåñòîïîëî-
æåíèÿ è òî÷íî îïðåäåëåííóþ ñêîðîñòü â ýòîì ìåñòå.  íàõîæäåíèè ýòèõ
âåëè÷èí è ñîñòîèò îñíîâíàÿ çàäà÷à êëàññè÷åñêîé ìåõàíèêè. Åñëè æå â
êâàíòîâîé ìåõàíèêå ñîîòâåòñòâóþùèå õàðàêòåðèñòèêè ýëåìåíòàðíîé ÷à-
ñòèöû íåëüçÿ îïðåäåëèòü îäíîâðåìåííî òî÷íî (îá ýòîì è ãîâîðÿò ñîîòíî-
øåíèÿ íåîïðåäåëåííîñòåé Ãåéçåíáåðãà), òî, ñëåäîâàòåëüíî, ýòè ïîíÿòèÿ -
êîîðäèíàòà è ïðîåêöèÿ èìïóëüñà íà ñîîòâåòñòâóþùóþ îñü, íå ìîãóò ðàñ-
ñìàòðèâàòüñÿ êàê õàðàêòåðèñòèêè ýëåìåíòàðíîé ÷àñòèöû, çàäàâàåìûå â
îäèí è òîò æå ìîìåíò âðåìåíè.
      Èòàê, ìû äîëæíû ñîãëàñèòüñÿ, ÷òî â êâàíòîâîé ìåõàíèêå íåò òàêîãî
ïîíÿòèÿ êàê òðàåêòîðèÿ, ïîòîìó ÷òî ïðèçíàíèå ðåàëüíîñòè òðàåêòîðèè òîò
÷àñ æå ïîòðåáóåò ââåäåíèÿ êîîðäèíàòû ÷àñòèöû è ñîîòâåòñòâóþùåé ïðî-
åêöèè ñêîðîñòè (èìïóëüñà) â ýòîé òî÷êå.
      Îòðèöàíèå òðàåêòîðèè áóäåò åñòåñòâåííûì, åñëè ìû ïðèçíàåì êîð-
ïóñêóëÿðíî-âîëíîâîé äóàëèçì ïðîÿâëåíèÿ ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíîé ÷àñòè-
öåé, ïðèçíàåì, ÷òî ñîñòîÿíèå ýëåìåíòàðíîé ÷àñòèöû ìîæíî îïèñàòü, çàäà-
âàÿ åå ñîñòîÿíèå ïðè ïîìîùè âîëíîâîé ôóíêöèè.
      Ñîîòíîøåíèÿ íåîïðåäåëåííîñòåé Ãåéçåíáåðãà (ÑÍÃ) íå îãðàíè÷è-
âàþò ïîçíàíèå ìèðà, à íàîáîðîò, óêàçûâàþò íà íåîáõîäèìîñòü íîâîãî, íå
êëàññè÷åñêîãî, ïîäõîäà ê îïèñàíèþ ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö. Íî-
âûé ïîäõîä òðåáóåò è íîâîãî ÿçûêà, íîâûõ ôèçè÷åñêèõ îáðàçîâ, îòêàçà îò
íåêîòîðûõ ñòàðûõ ïîíÿòèé è îáðàçîâ, êàê-òî òðàåêòîðèÿ, êîîðäèíàòà,
ïðîåêöèÿ ñêîðîñòè íà ñîîòâåòñòâóþùåå íàïðàâëåíèå, êîòîðóþ îäíîâðå-
ìåííî ñ êîîðäèíàòîé òî÷íî îïðåäåëèòü íåëüçÿ.
      Åñëè ïðîàíàëèçèðîâàòü îïûòû, ëåæàùèå â îñíîâàíèè êâàíòîâîé
ìåõàíèêè, òî îáíàðóæèòñÿ âàæíàÿ çàêîíîìåðíîñòü: â îäíèõ îïûòàõ ìû
ìîæåì îïðåäåëèòü òîëüêî ìåñòîïîëîæåíèå ýëåìåíòàðíîé ÷àñòèöû, åå êî-
îðäèíàòó. Íî ïðè ýòîì íè÷åãî íå ìîæåì ñêàçàòü î åå èìïóëüñå.  äðóãèõ
æå îïûòàõ ìîæíî ÷åòêî îïðåäåëèòü èìïóëüñ ÷àñòèöû, íî íè÷åãî äîñòîâåð-
íîãî íåëüçÿ ñêàçàòü î åå ìåñòîíàõîæäåíèè. Â îäíèõ îïûòàõ ïðîÿâëÿþòñÿ
êîðïóñêóëÿðíûå ñâîéñòâà, â äðóãèõ - òîëüêî âîëíîâûå. Íàïðèìåð, òðåêè
â êàìåðå Âèëüñîíà ñ îïðåäåëåííîé òî÷íîñòüþ óêàçûâàþò ìåñòîíàõîæäå-
                                  26