Лекция №9 Принципы современной физики

36. Принцип неопределенностей Гейзенберга

В различных экспериментальных ситуациях микрообъект ведет себя по-разному: в одних - как частица, а в других - как волна. Этот совершенно неожиданный с точки зрения классической физики результат свидетельствовал о том, что в квантовой физике объект не может быть исследован сам по себе, а исследуется целостная система, состоящая из объекта и тех макроусловий (эксперимен­тальной ситуации), в которой объект находится. В классической физике также подразумевается, что о свойствах объекта мы узнаем благодаря показаниям приборов, используемых в данном эксперименте. Однако здесь считается, что воздействие прибора на объект полностью контролируемо и никак не искажает инфор­мацию о характеристиках изучаемого объекта. В квантовой же физике развивается неклассическая стратегия мышления, трансдис­циплинарной концепцией которой становится диалектическая концепция целостности, согласно которой целое, хотя и состоит из частей, в принципе не может быть на них поделено без утраты специфики как целого, так и его частей.

Неклассическое поведение объектов в микромире требует кри­тического пересмотра самого понятия «частицы, точно локализо­ванной во времени и пространстве. Можно говорить лишь о вероят­ности того, где в данный момент времени находится частица, и это является неизбежным следствием введения в физическую теорию постоянной Планка, представлений о квантовых скачках. Физиче­ская интерпретация «неклассического поведения микрообъектов была впервые дана В. Гейзенбергом, указавшим на необходимость отказа от представлений об объектах микромира, как об объектах, движущихся по строго определенным траекториям, для которых однозначно с полной определенностью могут быть одновременно указаны и координата, и импульс частицы в любой заданный момент времени. Надо принять в качестве закона, описывающего движение микрообъектов, тот факт, что знание точной координаты частицы приводит к полной неопределенности ее импульса, и на­оборот, точное знание импульса частицы - к полной неопределен­ности ее координаты. Исходя из созданного им математического аппарата квантовой механики, Гейзенберг установил предельную точность, с которой можно одновременно определить координату и импульс микрочастицы, и получил следующее соотношение неопре­деленностей этих значений:

дельтаХ дельтаР >h,

где дельта Х - неопределенность в значении координаты; дельта Р -- неопределенность в значении импульса. Произведение неопределенности в значении координаты на не­определенность в значении соответствующей компоненты импульса не меньше, чем величина порядка постоянной Планка А.

37. Принцип дополнительности Бора

Концепция целостного описания системы «объект - условия его познания нашла свое отражение в принципе дополнительности Н. Бора, согласно которому вся информация о микрообъектах мо­жет быть получена с помощью только макроприборов, работающих в определенных диапазонах, позволяющих довести эту информа­цию, в конечном итоге, до органов чувств познающих субъектов. Макроприборы подчиняются законом классической физики и должны переводить информацию о явлениях в микромире на язык понятий классической физики. Следовательно, любое явление в микромире не может быть проанализировано как само по себе от­дельно взятое, а обязательно должно включать в себя взаимодей­ствие с классическим макроскопическим прибором. С помощью конкретного макроскопического прибора мы можем исследовать либо корпускулярные свойства микрообъектов, либо волновые, но не и те и другие одновременно. Обе стороны предмета должны рас­сматриваться как дополнительные по отношению друг к другу.

38. Концепция неопределенности и концепция целостности как основные концепции квантово-полевой физической исследовательской программы

Принципы неопределенности и дополнительности отражают фундаментальную неопределенность явлений природы. Квантовый объект не может быть рассмотрен сам по себе, не обладает индиви­дуальными свойствами, а находится в классически определенных внешних условиях. Таким образом, в квантовой механике форму­лируется концепция целостности, отличная от механистической концепции целого и части, ибо объект вне целого и внутри целого не один и тот же; отдельный объект рассматривается лишь в отноше­нии к чему-либо, свои свойства он проявляет лишь по отношению к конкретной целостности, чем и определяется статистическая приро­да его поведения. Интерпретация Бором квантовой теории означает, по существу, отказ от классических представлений о частицах как «внеположенных, «себетождественных, «индивидуальных. Микрообъект постоянно чувствует на себе влияние целостности, элементом которой он является.

Дата добавления: 2014-12-07