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

9. Квантовые свойства материи как возможность.

На основе полученных до сих пор результатов можно показать, что квантовая теория приводит к новым представлениям о внутренних свойствах микрообъекта, которые заменяют классические представления. Согласно этим новым представлениям, внутренние свойства рассматриваются как вполне определенная возможность, проявление которой зависит в такой же мере от системы, с которой взаимодействует объект, как и от него самого. Чтобы пояснить эти представления, рассмотрим сначала электрон, волновая функция которого имеет вид широкого взлнового пакета с определенным импульсом, а, следовательно, и определенной длиной волны. Такой электрон способен обнаружить свои волновые свойства при взаимодействии с подходящим измерительным прибором, например с кристаллической решеткой металла. Однако тот же самый электрон может проявить себя как нечто более напоминающее частицу, если он будет взаимодействовать с установкой, измеряющей положение, при этом его волновые свойства становятся соответственно менее существенны. Но даже проявляя себя более похожим на частицу, электрон в потенции способен опять показать свои волновые свойства в ущерб корпускулярным, если заставить его взаимодействовать с прибором, измеряющим импульс. Следовательно, электрон способен претерпевать непрерывные превращения от волнового представления к корпускулярному и обратно. На любой стадии этого процесса электрон может претерпевать дальнейшее превращение, при этом он или сохраняет первоначальное представление, или же получает противоположное. Тип измерительного прибора, с которым взаимодействует электрон, определяет, какой из этих возможных представлений превалирует.

Квантовые свойства электрона отличаются от свойств, описываемых классической теорией, не только своими скрытыми возможностями, но также и тем, что проявление этих возможностей нельзя вполне точно предсказать, зная состояние электрона перед тем, как он взаимодействовал с измерительными приборами. Рассмотрим, например, процесс, в котором электрон, описываемый первоначально волновой функцией в виде широкого волнового пакета, взаимодействует с установкой, которую можно использовать для измерения его положения. После взаимодействия волновая функция разбивается на независимые пакеты с определенными фазовыми соотношениями между ними, причем каждый из них имеет размер, по порядку величины равный ошибке измерений Но, как мы видели, электрон находится только в одном из этих пакетов, а волновая функция дает лишь вероятность того, что именно в данном пакете находится электрон. Следовательно, хотя общий характер проявления

корпускулярных свойств электрона определяется состоянием системы до взаимодействия, однако точные значения положения, которые он будет занимать, определены не полностью. Вместо этого будет существовать некоторая область, определяемая начальным расплыванием волнового пакета, внутри этой области будут беспорядочно флуктуировать фактические положения электронов при многократном повторении опыта, в котором начальные условия воспроизводятся с точностью, допускаемой квантовой природой материи (т. е. в пределах точности, устанавливаемой соотношением неопределенностей).

Вышеупомянутая интерпретация свойств электрона, как не вполне определенной возможности, находит свое математическое отражение в неполном определении самой волновой функции. До взаимодействия электрона с измерительным прибором волновая функция определяет два существенных типа вероятности: вероятность данного положения и вероятность данного импульса. Но сама по себе волновая функция не говорит нам, какая из этих двух несовместимых друг с другом вероятностных функций фактически реализуется. На этот вопрос можно ответить лишь после выяснения, с какой (измеряющей положение или импульс) установкой взаимодействовал электрон. Итак, хотя волновая функция действительно дает наиболее полное возможное описание электрона, которое может быть получено при помощи переменных, принадлежащих только самому электрону, но это описание неспособно определить, в какой форме (волны или частицы) проявляется электрон. Поэтому мы вновь вынуждены интерпретировать импульс и положение (а следовательно, волновые и корпускулярные свойства) как не вполне определенные возможности, скрытые в электроне и проявляющиеся более полно лишь при взаимодействии с соответствующим измерительным прибором.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление