Дисертация (972157), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Например, описывая корпускулярным способом, процессизмерения рассеивания электронов, получаем наиболее точное значениеэнергиимикрочастицы;приописаниях,основанныхнаволновомобъяснении, например, процесс прохождения электронов через тонкиепластинки или процесс наблюдения отклонения лучей, получаем точноеопределение местоположения микрочастицы.С точки зрения философии проблема неопределённости раскрываетпринципиальный логико-гносеологический аспект.
Понимание сущностинаучного познания невозможно в рамках какой-либо одной философскойконцепции или отдельного философского направления. Любое пониманиедостижимо лишь при рассмотрении множества имеющихся подходов иконцепций как взаимодополняющих, логически и исторически необходимых.Соотношения неопределённости указывают на неуместность использоватьпонятия классической механики применительно к микрочастицам. Отметим,что подобные соотношения будут выполняться и для соотношенийкоординат частиц и их скоростей.Между тем легко увидеть, что неопределённость является понятием,связанным с математическим аппаратом описания.
Исторически (речь идёт оразличии в несколько месяцев) возникли два варианта математическогоаппарата квантовой механики – волновая механика Э. Шрёдингера(1887‒1961)иматричнаямеханикаГейзенберга.Независимоотиспользования того или иного подхода, получались одинаковые результаты.Так как в основе и волновой механике Шрёдингера, и матричной (квантовой)механике Гейзенберга лежат представления о корпускулярно-волновомдуализме. Данное условие получено вследствие использования в волновоймеханике Шрёдингера волновой функции соответствующего уравнения и78введения волновых характеристик в соотношения матричной механикиГейзенберга.Рассмотрим более подробно эти характеристики на примере волновоймеханики. Изначально в исследовании вводятся представления, что частицыобладают корпускулярно-волновым дуализмом.
Уравнение Шрёдингераохватывает два процесса – волновой и корпускулярный, то есть, получаемодно уравнение с двумя неизвестными [199, c. 3–19]. Для исключениянеопределённости решений необходимо обладать знаниями как начальныххарактеристик исследования, так и граничных условий движения каждогомикрообъекта и его волны де Бройля. Но в реальном окружающем миреданное условие выполнить не представляется возможным, как и невозможноопределить единовременного и волновые, и корпускулярные характеристикичастицы на каждом этапе их изменений; и как следствие, математическийаппарат выдаёт неопределённые результаты: неопределённость выходит изреальных свойств.
Неполнота квантово-механического описания появляетсяв результате неконкретного или неточного определения в исходной позицииэлементов распространения волн и перемещения частиц. Эта неполнотавозникает,есливзаимосвязанныхзаложитьволновыхобъединениеикачественнокорпускулярныхявлений.различныхПриэтомиспользование квантовой механики, как расчётного метода, оказалось оченьверным: одна из основных проблем квантовой механики заключается винтерпретации соотношений неопределённостей Гейзенберга и тесносвязанного с ним вероятностного характера её законов.Соотношения неопределённостей и принцип дополнительности вцелом адекватно отражают свойства квантовых систем. Соотношениянеопределённостей установили границу познаваемости мира, а принципдополнительности отражает процесс извлечения данных из эксперимента офизических величинах, описывающих микрообъект. Но при этом такойэкспериментобязательнопротекаетсвыявлениемнеопределённостиинформации о некоторых величинах, рассматриваемых относительно79первых.
Следовательно, введение слова «дополнительность» обусловленотем, что данные, полученные при разных условиях опыта, рассматриваютсякак дополнение в том смысле, что только объединение разных явлений даётболее точное и качественное представление о свойствах объекта. Это сталоособенностью в неклассической науке, что привело к утрате классическойопределённости пространства-времени.Например, чем точнее задана одна из величин (координата илиимпульс), тем больше неопределённости в другой.
Из этого были выведеныважные следствия, характеризующие сущность микромира и происходящих внём явлений и событий. Одно из таких следствий определяет законсохранения энергии. В микромире, многие процессы происходят иначе, чем вмире классической физики. Например, закон сохранения энергии нереализуем без уточнения нерешаемой квантовой неопределённости, так какданный закон в условиях микромира, реализуется без каких-либо строгихустановок, но с абсолютной точностью до квантовой неопределённости.Иными словами, нарушения закона имеют место быть, но в пределах даннойнеопределённости. Эта неопределённость в энергии зарождается с тойбыстротой, с которой организуются пространственно-временные измененияили взаимодействия, осуществляемые микрочастицами, их системами илифизическимиполямивмикромире.Получимминимальнуюнеопределённость события во времени только при учёте быстротыизменения, за которое (или в которое) произошло данное событие.
Этоявление следует из однородности времени, так как сохранение энергии вклассической механике было заложено в теореме Э. Нётер. Но между этойтеоремой и соотношениями неопределённостей квантовой теории существуеточевидноесоответствие.неопределённостейИвотображаютсясамойсвязитеореме,междуивтакимисоотношенияхфизическимивеличинами, которые являют собой парные элементы.
Одна важная паратаких элементов это «пространство – импульс» (это гамильтонова формаописания мира физических явлений). Другая – «время – энергия» (это80лагранжева форма описания мира тех же явлений). Квантовая механикаотказывается от рассмотрения симметрий между пространством и временем.Все состояния квантового объекта не имеют строгой связи междусобой, хотя исследованиям этого объекта присущ квант действия, безкоторого, казалось бы, не возможен процесс наблюдения в микромире. Дажетот факт, что при исследовании характеристик микрочастиц используетсявременной порядок и одномерность микровремени, не характеризуетнепрерывной причинно-следственной связи между всеми состояниямиквантовых объектов. Но при этом образуется последовательность волновыхфункций, фиксирующая наличие временного порядка, описывающегопоследовательность измерений.
При этом протяжённость пространства ивременивводитсяналичиемчиславнутреннихстепенейсвободы,локализованных параметрами внутренних симметрий. Исключительностьюмикромира является то, что в нём термодинамическая необратимостьвремени не имеет смысла, а второе начало термодинамики неприменимо. Вобласти исследования микромира обязательным является наличие свойствавзаимопревращаемостиэлементарныхчастицсучётомвыделенногонаправления процесса и уточнёнными дополнительными условиями. Понятиевакуума в квантовой теории поля неотделимо от свойств симметрий, аэлементарные частицы обладают определённым числом пространственных ивременных степеней свободы отличных от обычного состояния этих частиц.Понятие квантования пространства-времени рассматривается какнаправление в квантовой теории поля, берущее начало из предположений одискретной (квантованной) структуре в чрезвычайно малых масштабахпространственно-временной области.
За основу исследования берётсялинейныйразмерчастипространства(кванта)какуниверсальнойсоставляющей или постоянной исследования, называемой фундаментальнойдлиной (или элементарной, минимальной длиной –10-33 см, что соотносимо с«квантом времени» 10-43 секунды). Здесь следует учитывать отличиесубмикромира (в приближении к 10-33 см) от экспериментально изучаемого81микромира (порядка 10-16 см). Это приводит к тому, что в соответствии спринятой в квантовой теории поля геометрической концепции пространствавремениидеяэкстраполяциимакроскопическихпространственныхпараметров на микроскопические расстояния признается правомерной.Соответственнонеотличимывкачественномотношениивременныеинтервалы в отношении микро длительности, происходящих в макромире имикромире.
Такая экстраполяция «классической» геометрической картины внастоящее время подтверждается рядом опытных данных, полученных приэкспериментах с элементарными частицами, обладающими высокимиэнергиями.Именноизучениечастицвысокихэнергийпослужилоподходящим инструментом для зондирования возможной «зернистой»структуры пространства, так как им соответствует диапазон очень короткихволн де Бройля, позволяющих «увидеть» наиболее точно такие малыерасстояния.Квантово-механическаяотносительностьчастотрактуетсякакотносительность к субъекту.
Действительная объективная значимостьквантовой механики заключается в том, что квантовая теория отражаетзакономерности и свойства принципиально новой области материальногомира и характеризуется весьма специфическими особенностями процессапознания. В области квантовых закономерностей специфичны и самиматериальныеобразования,исвойствапространства-времени.Следовательно, необычны и наши представления о них. В частности,соотношенияГейзенбергасвидетельствуютоновомхарактересоответствующих свойств микрообъектов. Этим определяется и существенноновый тип относительности в квантовой механике.С моей точки зрения, на нынешнем этапе изучения природынеобходима конкретизация идеи взаимосвязи, взаимообусловленности исистемного взаимодействия явлений материального мира и пространственновременных отношений. Согласно принципу всеобщей связи и концепциисистемной взаимообусловленности, мир должен рассматриваться как единая82целостная система, включающая иерархию взаимосогласованных подсистем,вплотьдоэлементарныхсуществованиелюбойчастицидинамическойквантовыхсистемыполей.вУстойчивоедействительностиобусловлено её организацией и связью с системами иного порядка.
Идеяцелостного, системного описания физических явлений и пространственновременных свойств, по существу, присутствовала постоянно. Скажем,решениелюбойсоответствующегозадачиматематическойдифференциальногофизикиуравнениятребуетприрешенияопределённыхначальных и граничных условиях. Последние позволяют выделить измножества возможных решений дифференциального уравнения именно то,которое соответствует рассматриваемой ситуации. Эти условия носятцелостный характер и их можно интерпретировать как аспекты системногоописания.Другиехарактеристикисистемногоописанияприменением метатеоретических принципов физикисвязаныс– вариационныхпринципов и принципов инвариантности. Так, в случае, примененияпринципа наименьшего действия результат рассматриваемого процессадиктуется не дифференциальными законами движения как таковыми, а еёглобальными свойствами, выраженными в её функции действия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
