Главная > Физика > Квантовая теория
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

14. Связь между пространственно-временным и причинным описанием материи.

Теперь мы можем показать, что квантовая теория приводит к новому представлению о связи между пространственно-временным. и причинным описаниями материи. В этом представлении обе формы описания являются двумя сторонами единого целого, но еще не столь близкими, чтобы можно было исключить необходимость пользоваться этими двумя различными формами.

Выясним смысл этого представления, воспользовавшись прежде всего результатами, полученными в пп. 10 и 12. Там говорилось, что квантовая теория не может быть изложена как классическая теория, в которой пространственно-временные движения в различные моменты времени связываются при помощи ряда правил типа предписаний. Энергия и импульс (а следовательно, и причинные факторы) не могут быть выражены через скорости и координаты частиц, составляющих квантовую систему. Таким образом, квантовомеханическое представление о причинности отличается от классического необходимостью выявить связь между пространственно-временными событиями в результате существования «причинных» факторов (т. е. импульсов), присущих самой материи, которые являются основными не анализируемыми дальше категориями, как и сами пространство и время. Правда, эти причинные факторы определяют лишь статистический ход пространственно-временных событий, но как раз это обстоятельство, т. е. отсутствие механического детерминизма, и спасает причинные факторы от того, чтобы стать излишними, и тем самым придает реальное содержание понятию причинности в квантовой теории.

Сохранение как пространственно-временной, так и причинной формы объяснения свойств материи в том смысле, что ни одна из них не может быть точно определена, приводит к совершенно новому представлению об этих понятиях. А именно вместо того, чтобы считать пространственно-временную и причинную формы существующими одновременно в точно определенном смысле, мы теперь рассматриваем их как противоположные возможности. Каждая из этих возможностей может проявиться в наиболее точно определенной форме лишь при взаимодействии с соответствующей системой, но

только за счет потери в степени определенности другой из них. Следовательно, если электрон взаимодействует с прибором, измеряющим координату, то будет определено сравнительно точно его положение, но при этом соответственно уменьшается степень определенности импульса. С другой стороны, если электрон взаимодействует с прибором, измеряющим импульс, то будет определена сравнительно точно величина импульса и соответственно теряется степень определенности его положения. Больше того, как было показано в гл. 6, п. 10, такие изменения в определенности различных свойств происходят не только при взаимодействии с измерительной аппаратурой, но и в более общем случае при взаимодействии с любым материальным телом. В соответствии с нашим новым представлением материя обладает возможностями для проявления либо сравнительно точно определенных причинных соотношений между сравнительно плохо определенными пространственно-временными событиями, либо сравнительно плохо определенных причинных соотношений между сравнительно точно определенными пространственно-временными событиями, но в природе не реализуются одновременно обе эти возможности. Какая из этих возможностей реализуется более полно в данном конкретном случае, частично зависит от систем, с которыми взаимодействует рассматриваемый объект. С течением времени может проявиться более сильно любая из возможностей, если объект взаимодействует с различными системами. Таким образом, мы пришли к представлению о материи, как о чем-то, объединяющем две формы описания — пространственно-временную и причинную. Эти формы были бы несовместимы, если бы определялись точно, но не полностью определенные они существуют совместно. Они противоположны друг другу в том смысле, что степени их определенности обратно пропорциональны друг другу.

Так как волновая функция может быть выражена или полностью как функция координат, или полностью как функция импульса, то на первый взгляд может показаться, что для полного описания поведения вещества действительно необходима только одна из этих форм. Но следует напомнить, что волновая функция будет полностью определена в соответствующем представлении только, если известны и амплитуда, и фаза. Но, как мы видели в гл. 6, п. 4-10, амплитуды в соответствующем представлении определяют вероятность появления данного значения переменной, связанной с этим представлением, а фазовые соотношения более тесно связаны с вероятностью распределения сопряженных переменных.

Поэтому физический смысл фазовых соотношений может быть понят только при измерении сопряженной переменной. Например, в

координатном представлении фазовые соотношения волновой функции не могут быть поняты в терминах пространственно-временной локализации частицы и требуют для своей физической интерпретации введения понятия импульса. Следовательно, волновая функция неявно содержит пространственно-временную и причинную формы описания материи (и каждое описание, конечно, заключает промежуточную степень точности, так что не нарушается соотношение неопределенностей). Соответственно для получения качественного объяснения природы вещества из квантовой теории мы должны сохранить оба описания, каждое с промежуточной и поддающейся изменению степенью точности.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление