Тарасов Л.В. Основы квантовой механики (1185096), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Специфика квантовой механики такова, что ни одни объект в ней не может, строго говоря, считаться полностью изолированным, полностью независимым от окружения. Как отмечал Мякншев (27), «причина статистического характера квантовой механики та же, что и в классической статистической механике, — наличие болыаого числа связей, влияющих на двиасение объекта.
Частица, рассматриваемая в квантовой механике как свободная, в действительности свободна только от воздействий динамического характера, Но она находится под действием случайных сил, вызывающих квантовые флуктуации ее поведения, отражаемые соотношением неопределенностей».
Какова природа случайных воздействий на микро- объект? В квантовой теории поля она проявляется в явном виде — как взаимодействие микрообъекта с гаку- умом (напомним, что вакуум нс есть пустота, он «запол- вз нен» виртуальными зарядами). Можно сказать, что микрообъект взаимодействует с окружающим его миром через виртуальные микрооб'ьскты. Теперь читателю должна представляться совершенно естественной отмечавшаяся выше интерпретация корпускулярно-волнового дуализма как потенциальной способности микрообъекта проявлять те или нные свои свойства в зависимости от внешних условий, т. е. в зависимости от окружающей микрообъект обстановки. Это подразумевает органическую связь микрообъекта с окружающим его миром — ведь сама сущность микрообъекта реализуется в том или ином виде в зависимости от конкретных условий, конкретной обстановки.
Обнаруживаемая квантовой механикой невозможность безграничной детализации объектов и явлений в конечном счете также должна быть объяснена взаимодействием микрообъекта с окружающим миром. Это означает, по иа определенной стадии исследования физические объекты уже нельзя рассматривать изолированно. Здесь уместно напомнить утверждение, приводившееся в з 3 в связи с обсуждением квантовых переходов: «Во время взаимодействия электрона с фотонами нет, строго говоря, ни электрона, ни фотонов, а есть нечто целое, которое и следует рассматривать как единое целое — без уточнения деталей».
Квантовая механика восстанавливает диктуемую жизненным опытом идею единства мира н всеобщей связи явлений, которая была в значительной мере ущерблена в классической теории. Стираются существовавшие ранее резкие грани между волнами и корпускулами, между частицами и полями, между объектом наблюдения и средой; на первьпй план выдвигаются взаимопревращения материи. Следует полностью согласиться со следующим весьма точным замечанием Бома ~28): «По-видимо.чу, необходимо отказаться от представления, что Вселенную можно Фактически разбить на отдельные части, и заменить это представлением о всем лшре как едином цело»с Повсюду, где квантовые явления играют существенную роль, мы найдем, что отдельные « ~асти» Вселенной могут существенно изл~еняться с течением времени вследствие неизбежных и неразделимых связей, существующих люежду ними. Таким образом, мы приходим к картине Вселенной как неделимого, но гибкого и постоянно изменяющегося целого».
АВТОР Невозможность классической интерпретации микрообъскта (см. и б) предопределяет от)ища ге.швый ответ на поставленный вопрос: возможна ли сга~ягглгссасс модель мнкрообъскта? КЛАССИК: Все жс веясно, почему не может быть создана наглядная лщдсль микрообъекта, объясняющая различные его свойства, вкясочая спин, нестабильность, волновые свойства н т. д. Возможно, что зта модель ока:кетов весьма сложной. Возможно, что мы еще мало знаем о микрообъекте, чтобы построить подобную модель. Однако почему мы не мажем верить в саму возможность такой модели? АВТОР: Для этого есть весьма глубокие основания. Отмечу два вз нпх.
Во-первых, всякое моделирование предполагает в конечном счете деталязацвсо независимо от того, идет лп речь о модели объекта или же о модели процесса. Однако характерной чертой мссссрообъессгов н мпкроявлений, как уже отмечалось, является прнпци,шаяьпая нсвозможпосн безграничной детализации. Это весьма глубокое обстоятельство пастоичнво подчеркивал Бор.
Он писал, в частности (см. статью «Квантовая физика и философия» в (6]): «С открытием 1!ланком злелгентарного коанта действия начаяаеь новая зпоха а физических наукат. Это открытие обнаружило еоойстаеннусо атомным пройеесалс черту уелысости, идущую гораздо дальше старой идеи об ограниченной дели»саста материи. Стало ясно, что гаойщгаенное классическим теориям нагллдпое картинное описание предетаоляег идеализас(ию.,» Уьгестно замепщь, что упоминаемая Бором «черта цельности» органически связана с тождественностью микрообьектов.
Во-вто- 3 — 22819 ИНТЕРМЕДИЯ. ВОЗМОЖНА ЛИ НАГЛЯДНАЯ МОДЕЛЬ МИКРООБЪЕКТА? Действуюгцнс лица те же, что н в предыдущей интермедии. „Быть молсет, эти электроны— Л'сиры, где пять материков, Исгйусства, знанья, воины, п1роньг и палгять сорока веков.1 Ггг(е, быть можепг, калсдыгг атом— Вселенная, где сто планегп; 7алл все, что здесь, в обьеме слсагполг, рго таклсе то, гего здесь нет" В.
Бгноеое рых, характерной чертой микро- объектов является, как уже подчсркпва.чось, неустранимое взаимодействие их с окружающим миром, приводящее, в частности, к зависимости некоторых свойств микрообъскта от конкретных внешних услоннй. Эти свойства следует рассматривать как нскнс потсицпальныс возможности, реализуемые в зависимости от внешних условий. Спрашивается, каким образом этн потенциальные возможности могут быть отражены в рамках определенной наглядной модели? КЛАССИК: Нельзя не признать, ч го приведена ыс соображения являются вескими доводами против наглядной модели мпкрообъскта.
Тем не меп е сам дух квантовой механики, отверга|ащсй наглядные представления, мне не нравится. На мой взгляд, он вносит субъсктпнность в описание реального мира. Вазьмптс,например,утверждение: электрон в зависимости от условий может проявлять себя то как волна, то как частица. Все зависит от условий, в частности от условий наблюдення. Вознвкает невольная мысль, что электрон не есть что-то объективное, а скорее нечто субъективное, зависящее от того, как на него «посмотреть».
АВТОР; Разумеется, Вы неправы. Прежде всего Вы упускаете нз виду, что электрон имеет совершенно определениыс характсрястикп, например массу покоя, электрический заряд, спин и др. Он стабилен, относится к фермионам. Что же касается наглядной модели электрона, то она дспствнтельно отсутствует.
Однако, оюгазываясь от наглядной модели микрообъекта, квантовая механика вовсе ас приносит объективность в жертву субъективности. Просто электрон --очень сложный физический объект и в зависимости от внсшней обстановки, в частности условий наблюдения, он реализует разные стороны своей сущности, которые в потенциалыгом виде (я подчеркиваю это) об.ьективно существовали еп!с до розкдспня наблюдателя. Трсзвый учет этой сложности выражается, в частности, в признании невозможности буквально понимаемой модели электрона. КЛАССИК; Можно ли серьезно говорить об объекте, не представляя себе его образа? Разве не странно, что мы изучаем, например, поведение электронов в кристалле, а в то же время толком не знаем, что же такое сам электрон? АВТОР: Я не согласен, что мы «толком не знаем, что такое электрон». Я только что напоминал ряд точно устанонленных характеристик и свойств электрона. Более подробно свойства микрообъектов вообще и электронов в частности рассматривались в предыдущих параграфах книги (и будут рассматриваться в последующих).
Фактнчески мы знаем об электроне очень много и неплохо разбираемся, в частности, в поведении электронов в кристалле, о чем свидетельствуют многочисленные полупроводниковые приборы, созданные п применяемые нами на практике. Как видите, отсутствие наглядной модели электрона отнюдь не послужило серьезной помехой. Можно дажс пойтн дальше и утверждать, что «ггони.ннннг явлений природы, о которы играет сущгсгвснную роль постоянная Планка, соз,тосно только при зна«итсльнол отказе от нагляг?- ного описания». Кстати говоря, эта фраза принадлежит Гейзсвбсргу, в работах которого уделено маого внимания вопросам наглядности в квантовой механике, 66 67 КЛАССИК; Но разве, отвергал модели, квантовая механика не рискует в какой-то мере утратить матсриальпу>о основу? Не останутся лн в итоге только уравнения и абстрактные математические символы? АВТОР: Мне понятны Ваши сомнения.
Для Вас, по-видимому, существуют лишь крайности: либо наглядные модели, либо математические абстракции; либо модель должна отражать все или почтя все, либо она не годится вовсе. Именно для такой точки зрения характеппы высказанные Вами сомнения. Однако квантовая механика подкопит к подобным вопросам более гибко, диалектичнее. КЛАССИК: Нс понимаю, что именно Вы хотите сказать. АВТОР. Я хочу подчеркнуть две мыслн. Первая: хотя наглядная модель мнкрообъекта не существует, однако это не мешает широко использовать в квантопой механике модельные представления. КЛАССИК: Значит, я все-таки прап? АВТОР: Здесь иное.
Квантовая механика учитывает, что никакая, даже самая изощренная, модель не может отразить специфику микрообъекта. Поэтому квантовая механика использует условные модели Гусловные образы) — то одни, то другие, признавая относительность всех и всяких моделей. Важно лишь одно: чтобы каждая из используемых моделей отражала какую-то сторону сущности объск>а пли лвлсния. Так, рассматривал переходы электронов через запрещенную зону в полупроводнике, мы, не смущаясь, воображаем электроны некими корпускуламн, которые совершают «скачкпэ по энергетической шкале.
Рассма>рпвал распространение электронов по идеальной решетке кристалла, мы используем представление о волнах. Рассеяние же электронных волн на упругих волнах кристалла снова удобно рассматривать па «корпускулярном языке>. нспользул картину столкновений корпускул двух типов — электронов и фононов. Хорошим примером условного моделнрования служит также образ электронного оГ>лака, использчемый для электрона в атоме.
Как видите,моделирование в квантовой механике используется достаточно широко и гибко. При это«все модели понимаются не буквально, а >словно, относительно. КЛАССИК: Ну хорошо, А какая же вторая мысль? АВТОР: Вторая мысль такова: кпантовая механика использует на равноправных началах и условные модели и математические абстракции. Именно на равноправных началах! В этом пункте новая физика весьма резко порывает с классическими представлениями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
