Корпускулярно-волновой дуализм как всеобщее свойство материи

Н. Бор и считал, что физик познает не саму реальность, а лишь собственный контакт в ней.

Согласно соотношению неопределенностей Гейзенберга, нельзя в одном и том же опыте определить обе характеристики атомного объекта — координату и импульс.

Но Бор пошел дальше. Он отметил, что координату и импульс атомной частицы нельзя измерить не только одновременно, но вообще с помощью одного и того же прибора. Действительно, для измерения импульса атомной частицы необходим чрезвычайно легкий подвижный «прибор». Но именно из-за его подвижности положение его весьма неопределенно. Для измерения координаты нужен очень массивный «прибор», который не шелохнулся бы при попадании в него частицы. Но как бы ни изменялся в этом случае ее импульс, мы этого даже не заметим.

Это простое рассуждение о дополнительности свойств двух несовместимых приборов хорошо объясняет смысл принципа дополнительности, но никоим образом его не исчерпывает. В самом деле, приборы нам нужны не сами по себе, а лишь для измерения свойств атомных объектов. Координата х и импульс р — это те понятия, которые соответствуют двум свойствам, измеряемым с помощью двух приборов. В знакомой нам цепочке познания — явление — образ, понятие, формула, принцип дополнительности сказывается прежде всего на системе понятий квантовой механики и на логике ее умозаключений.[4]

Принципиально новыми открытиями в исследовании микромира стали следующие:

                  каждая элементарная частица обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами;

                  вещество может переходить в излучение;

                  можно предсказать место и импульс элементарной частицы только с определенной вероятностью;

                  прибор, исследующий реальность, влияет на нее;

                  точное измерение возможно только при потоке частиц, но не одной частицы.

5. СТАТИСТИЧЕСКИЙ ХАРАКТЕР

КВАНТОВОГО ОПИСАНИЯ ПРИРОДЫ

Для классической механики характерно описание частиц путем задания их положения и скоростей и зависимости этих величин от времени. В квантовой механике одинаковые частицы в одинаковых условиях могут вести себя по-разному. Эксперимент с двумя отверстиями, через которые проходит электрон, позволяет и требует применения вероятностных представлений. Нельзя сказать, через какое отверстие пройдет данный электрон, но если их много, то можно предположить, что часть их проходит через одно отверстие, часть – через другое. Законы квантовой механики – законы статистического характера. «Мы можем предсказать, сколько приблизительно атомов распадутся в следующие полчаса, но мы не можем сказать…почему именно эти отдельные атомы обречены на гибель». В микромире господствует статистика, а не уравнения Максвелла или законы Ньютона. «Вместо этого мы имеем законы, управляющие изменениями во времени».

Статистические законы можно применить только к большим совокупностям, но не к отдельным индивидуумам. Квантовая механика отказывается от поиска индивидуальных законов элементарных частиц и устанавливает статистические законы. На базе квантовой механики невозможно описать положение и скорость элементарной частицы или предсказать ее будущий путь. Волны вероятности говорят о вероятности встретить электрон в том или ином месте.

В. Гейзенберг делает такой вывод: «В экспериментах с атомными процессами мы имеем дело с вещами и фактами, которые столь же реальны, сколь реальны любые явления повседневной жизни. Но атомы образуют скорее мир тенденций или возможностей, чем мир вещей и фактов».

Важная причина статистического характера поведения микрочастиц и квантового поведения – глобальное гравитационное поле нашей Вселенной, в котором находится Земля и все тела на ее поверхности. В первом приближении это поле можно считать постоянным, однако оно, очевидно, испытывает малые вариации, которые являются суммарным результатом всех возмущений и движений во Вселенной. Для макрообъектов и классической механики подобные незначительные вариации глобального поля являются несущественными, так как большинство классических процессов устойчиво – малые изменения параметров системы не приводят к заметным различиям результатов. Для микромира все оказывается наоборот – даже незначительные вариации глобального поля, определяющие массы микрочастиц, могут привести к заметному различию результатов, возникновению «спонтанных» процессов, переключению каналов протекания явлений. В отличие от мира макрообъектов большинство процессов с малыми частицами неустойчиво, что и приводит к их статистическому характеру.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     В заключение хотелось бы отметить что, квантово-механические законы лежат в основе работы ядерных реакторов, обусловливают возможность осуществления в земных условиях термоядерных реакций, проявляются в ряде явлений в металлах и полупроводниках, используемых в новейшей технике, и т.д. Фундамент такой бурно развивающейся области физики, как квантовая электроника, составляет квантовомеханическая теория излучения.   Законы К. м. используются при целенаправленном поиске и создании новых материалов (особенно магнитных, полупроводниковых и сверхпроводящих). Квантовая механика становится в значительной мере «инженерной» наукой, знание которой необходимо не только физикам-исследователям, но и инженерам.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.      Лавриенко В.Н., Концепции современного естествознания: Учебник для вузов/ Ратникова В.П. – Москва: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. – 317 с.

2.      Горелов А.А., Концепции современного естествознания: Учебн. пособие для студ. вузов. – Москва: ВЛАДОС, 2003. – 512 с.

3.      Крюков Р.В., Концепции современного естествознания. – Москва: А-Приор, 2009. – 176 с.

2

[1] Крюков Р.В., Концепции современного естествознания. – Москва: А-Приор, 2009. – 58 с.

[2] Крюков Р.В., Концепции современного естествознания. – Москва: А-Приор, 2009. – 60 с.

[3] Горелов А.А., Концепции современного естествознания: Учебн. пособие для студ. вузов. – Москва: ВЛАДОС, 2003. – 87с.

[4] Крюков Р.В., Концепции современного естествознания. – Москва: А-Приор, 2009. – 61 с.