Принципы неопределенности, суперпозиции

Состояние определяется параметрами, сохраняющими свои значения при неизменных внешних условиях. Эту величину ввел в науку И. Ньютон. Различают устойчивое (стационарное) и неустойчивое состояние. Переход системы из одного состояния в другое означает процесс.

Принцип неопределенности. Волновые функции, используемые в квантовой механике для описания микрочастиц, дают возможность установить вероятность их нахождения в том или ином месте про­странства в соответствии с принципом неопределенности. Такое по­ложение связано с двойственностью частиц микромира. Если считать микроструктуру частицей, то она должна быть локализована в пространстве, а если считать ее волной, то она формально занимает все пространство.

Вероятностный характер волновых функций приводит к парадок­сальному выводу: если мы какую-то группу параметров микрочастиц можем знать более или менее точно (с небольшой погрешностью), то существует однозначно связанная с ней другая группа параметров, одновременные сведения о которых принципиально получить нельзя. Такими взаимно противоположными, дополнительными, или канонически сопряженными, переменными в микромире являются координаты и скорость (или импульс), энергия и время, направление и величина момента импульса, кинетическая и потенциальная энергии, напряженность электрического поля в данной точке и число фотонов и др. В 1927 г. В. Гейзенберг, один из создателей квантовой механики, установил фундаментальное положение квантовой теории – принцип неопределенности.

Никакой эксперимент не может привести к одновременно точному измерению таких динамических переменных. При этом неопределенность в измерениях связана не с несовершенством экспериментальной техники, а с объективными свойствами микрообъектов. Таким образом, соотношение неопределенностей является квантовым ограничением применимости классической механики к микрообъектам.

По современным представлениям, квантовый объект – это одновременно и частица, и волна и оба являются классическими понятиями. Для возможно полного представления о микрообъекте мы должны использовать два разных типа приборов: один – для излучения вол­новых свойств, другой – для корпускулярных. Эти свойства несо­вместимы в отношении их одновременного проявления, но оба они в равной мере характеризуют микрообъект и поэтому не противоречат, а дополняют друг друга. Эта идея и положена Бором в основу важней­шего методологического принципа современной науки – принципа дополнительности.

Принцип суперпозиции. В физике при изучении линейных систем широко используется принцип суперпозиции: общий результат воздействия на систему многих факторов равен сумме результатов воздействия каждого отдельного фактора.

Плодотворным оказалось применение принципа суперпозиции при изучении микромира. Здесь он стал одним из фундаментальных принципов (наряду с соотношением неопределенностей), составляющих основу математического аппарата квантовой механики. Состояния микросистем описываются волновыми функциями.

Дата добавления: 2014-01-03