| |
например прохождением частицы через отверстие в диафрагме. Пусть электрон в
заданный момент проходит через отверстие в диафрагме, которая остается при этом
неподвижной. Такое прохождение позволяет зарегистрировать положение электрона в
заданный момент. Чем меньше отверстие, тем с большей точностью определено для
данного момента положение электрона. Возможность такого определения является
основой физической содержательности понятия "положение" применительно к
электрону. Но описанный эксперимент исключает возможность точного определения
скорости электрона в заданный момент. Движение электрона связано с
распространением волн де Бройля. Проходя через узкое отверстие диафрагмы и
взаимодействуя с краями отверстия, волны де Бройля изменяют свое направление, а
следовательно, при прохождении электрона через отверстие меняется и скорость
электрона - тем больше, чем уже отверстие, т.е. чем точнее определено положение
электрона. Если мы захотим точнее определить скорость электрона, нам придется
менее точно определить ого положение. Поэтому понятия одновременно с
неограниченной точностью определенных положения и скорости электрона не имеют
физического смысла. Если учитывать это соотношение и соответственно не
требовать
неограниченной точности, можно применить к электрону классические понятия
положения и скорости.
Мы не можем с полной достоверностью приписать электрону одновременно
определенное положение и определенную скорость. Но мы можем приписать ему
вероятность того или иного положения или той или иной скорости для каждого
момента времени. Такая вероятность определяется уравнением Шредингера.
Закономерности, которые определяют не события, а только их вероятность, - это
статистические закономерности. Они ограничили в свое время лапласовский
детерминизм - представление о том, что координаты и скорости всех частиц в
данный момент однозначно определяют состояние Вселенной в каждый последующий
момент и все грядущие события ее истории. Статистические зако-
522
номерности термодинамики ограничили лапласовский детерминизм сверху. Теперь он
оказался ограниченным снизу: движения частиц не подчиняются динамическим
закономерностям, состояние движения частицы в данный момент времени определяет
лишь вероятность тех или иных координат либо тех или иных скоростей в
последующие моменты.
Такая точка зрения вызывала возражения со стороны ряда крупнейших физиков-
теоретиков, которых Макс Борн назвал впоследствии "ворчунами". Первая широкая
дискуссия развернулась на Сольвеевском конгрессе в 1927 г. Среди "ворчунов"
наиболее активным и глубоким критиком квантовой механики (вернее, ее
вероятностного понимания) был Эйнштейн. На Сольвеевском конгрессе и позже в
печати Эйнштейн доказывал, что соотношение неопределенности не дает полного
представления о физической реальности. Нильс Бор, Вернер Гейзенберг, Макс Борн
и
другие парировали удары, наносимые утверждению о статистических закономерностях
как об исходных закономерностях мира. Дискуссия осложнялась попытками
философов-
позитивистов представить переход от динамической формы детерминизма к
статистической его форме в квантовой механике как отказ от какого бы то ни было
детерминизма вообще, как признание индетерминизма в природе.
Заметим, что идея "волн вероятности" принадлежала в некоторой мере самому
Эйнштейну. В своей теории квантов света он но существу соединил волновое и
корпускулярное представление о свете. Свет - это волны, обладающие некоторой
энергией, причем в единичном объеме пространства содержится определенное
количество энергии световых волн; пространство, которое проходит световой луч,
характеризуется известной плотностью энергии электромагнитных волн. Но свет -
это частицы, фотоны. В корпускулярном представлении пространство, через которое
проходит луч, характеризуется средней плотностью фотонов. Значит, средняя
плотность фотонов (пропорциональная вероятности встречи с фотоном: чем
вероятнее
встреча, тем больше фотонов мы встретим) означает - при переходе к волновому
представлению - плотность энергии, т.е. интенсивность колебаний
электромагнитного поля. Эти колебания, распространяясь в пространстве, образуя
электромагнитные волны, опреде-
523
ляют вероятность встречи с фотоном. Подобное представление логически вытекало
из
|
|
