Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Особенности изучения микромира. Динамические и статистические закономерности




 

Последующее изучение явлений микромира привело к ре­зультатам, которые резко расходились с общепринятыми в класси­ческой физике и даже теории относительности представлениями. Классическая физика видела свою цель в описании объектов, существующих в пространстве и в формулировке законов, управляющих их изменениями во времени. В кван­товой механике нет места для законов, управляющих изменениями индивидуального объекта во времени.

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.

Это связано с тождественностью элементарных частиц. Тож­дественные частицы обладают одинаковыми физическими свойствами, мас­сой, электрическим зарядом, спином и другими внутренними характеристи­ками (квантовыми числами). Например, все электроны Вселенной считаются тождественными. Понятие о тождественных частицах как о принципиально неразличимых частицах — чисто квантово-механическое. Тождественные частицы подчиняются принципу тождественности.

Принцип тождественности — фундаментальный принцип квантовой ме­ханики, согласно которому состояния системы частиц, получающиеся друг из друга перестановкой тождественных частиц местами, нельзя различить ни в каком эксперименте. Такие состояния должны рассматриваться как одно фи­зическое состояние.

Этот принцип — одно из основных различий между классической и кван­товой механикой. В классической механике всегда можно проследить за дви­жением отдельных частиц по траекториям и таким образом отличить части­цы одну от другой. В квантовой механике тождественные частицы полнос­тью лишены индивидуальности. Состояние частицы в квантовой механике описывается волновой функцией, позволяющей определить лишь вероят­ность нахождения частицы в данной точке пространства. Имеет смысл говорить лишь о вероятности нахождения в ней частицы.

Необходимость вероятностного подхода к описанию микрочастиц — важная отличительная особенность квантовой теории. Можно ли волны де Бройля истолковывать как волны вероятности, т.е. считать, что вероятность обнаружить микрочастицы в различных точках пространства меняется по волновому закону? Такое толкование волн де Бройля неверно уже хотя бы потому, что тогда вероятность обнаружить частицу в некоторых точках пространства может быть отрицательной, что не имеет смысла.

Чтобы устранить эти трудности, немецкий физик М. Борн в 1926 году предположил, что по волновому закону меняется не сама вероят­ность, а амплитуда вероятности, названная волновой функцией. Описание со­стояния микрообъекта с помощью волновой функции имеет статистический, вероятностный характер: квадрат модуля волновой функции (квадрат модуля амплитуды волн де Бройля) определяет вероятность нахождения частицы в данный момент времени в определенном ограниченном объеме.

Итак, в квантовой механике состояние микрочастиц описывается принци­пиально по-новому — с помощью волновой функции, которая является ос­новным носителем информации об их корпускулярных и волновых свойствах.

Статистическое толкование волн де Бройля и соотношение неопределен­ностей Гейзенберга привели к выводу, что уравнением движения в кванто­вой механике, описывающим движения микрочастиц в различных силовых полях, должно быть уравнение, из которого вытекали бы наблюдаемые на опыте волновые свойства частиц. Основным должно быть уравнение относи­тельно волновой функции, ибо именно она, или, точнее, ее квадрат опреде­ляет вероятность нахождения частицы в заданный момент времени в задан­ном определенном объеме. Основное уравнение квантовой механики сформулировано в 1926 г. Э. Шредингером. Уравнение Шредингера, как и многие уравнения физики, не выводится, а постулируется. Правильность данного уравнения подтвержда­ется согласием с опытом получаемых с его помощью результатов, что, в свою очередь, придает ему характер закона природы.

Таким образом, в квантовой физике применяются законы не динамического, а статистического характера. Динамический закон - это физический закон, отображающий объективную закономерность в форме однозначной связи неких физических величин, выраженных количественно. Исторически первой и простой явилась динамическая механика Ньютона. Лапласу принадлежит абсолютизация динамических закономерностей. Согласно его принципу все явления в мире детерминированы, т.е. предопределены необходимостью. Случайным явлениям и событиям, как объективной категории, не отводится никакого места.

Предсказания статистических законов являются не определенными, а вероятностными. Но детерминизм не уходит из науки, а вышеназванный подход называется вероятностным детерминизмом - вероятностное прогнозирование объективных закономерностей на основе вероятностных законов. Это значит, что предсказать событие можно не однозначно, а с определенной степенью вероятности. Здесь оперируют срединными величинами и усредненными значениями. Вероятность имеет объективный характер, это означает, что на фоне множества событий обнаруживается определенная закономерность, выражаемая определённым числом.

В философии давно выработано представление о диалекти­ческом тождестве и различии противоположных сторон любого явления. В диалектике необходимое и случай­ное — это две противоположности единого явления, две стороны одной медали, которые взаимообусловливают друг друга, взаимопревращаются, не существуют друг без друга. Главное различие между динамическими и статистически­ми законами с философско-методологической точки зрения состоит в том, что в статистических законах необходимость выступает в диалектической связи со случайностью, а в динамических — как абсолютная противоположность слу­чайного. А отсюда вывод: «Динамические законы пред­ставляют собой первый низший этап в процессе познания окружающего нас мира; статистические законы обеспечи­вают более современное отображение объективных связей в природе: они выражают следующий, более высокий этап познания».




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-29; Просмотров: 434; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.012 сек.