Тайны и парадоксы квантовой физики. Книга без формул - страница 16
Таким образом, математический аппарат КМ оперирует только вероятностными величинами.
Еще раз, КМ говорит, что дело не в том, что частицы очень маленькие, из-за чего нам просто сложно установить их начальные координаты и действующие на них силы, и именно поэтому мы не сможем рассчитать их конечное положение. Все гораздо хуже. КМ устанавливает теоретическую невозможность точного расчета траектории или конечного положения элементарной частицы. Одним из главных оснований для подобного подхода является соотношение неопределенностей Гейзенберга, являющееся одним из центральных положений КМ. Это соотношение говорит о том, что элементарная частица не может находиться в состояниях, в которых координаты ее центра инерции и ее импульс могут одновременно принять точные значения. Математически это выглядит так: неопределенность координаты элементарной частицы, умноженная на неопределенность проекции ее импульса по соответствующей координате, должна быть больше или равна определенному числу – квантовой постоянной Планка.
Таким образом, соотношение Гейзенберга устанавливает теоретический предел точности для квантовых измерений. Если перевести это на русский язык, то получается, что опять-таки в соответствии с принципами КМ мы даже теоретически не можем знать полную информацию о частице. Если мы узнаем точную-преточную скорость частицы – то мы фактически вообще ничего не будем знать о ее местоположении. Если же мы вдруг узнаем ее точное местоположение, то мы вообще ничего не сможем сказать о ее скорости…
Иными словами, КМ постулирует, что в природе существует точновычислимый предел нашего знания о микромире.
Является ли этот предел естественным (т. е. мы действительно ни при каких обстоятельствах не сможем узнать о частице больше) или же этот предел является «искусственной», математической преградой, существующей только потому, что единственной теорией, описывающей человечеству частицы, является КМ? Опять-таки это покажет только время…
В итоге повторим еще раз – первой странностью «второго рода», т. е. странностью квантовой механики, является вероятностная (в фундаментальном смысле!) природа ее математического аппарата. В соответствии с формулами КМ у каждой из элементарных частиц нет конкретного местоположения, скорости, траектории или других характеристик – вместо этого существуют лишь волны их вероятности.
Волна вероятности фактически говорит нам о том, что с точки зрения квантовой теории у любой элементарной частицы между измерениями просто нет определенных характеристик.
Но тогда как и где она существует?
Для того чтобы ответить на этот довольно простой вопрос, основатели КМ предложили считать, что частица находится в суперпозиции всех своих возможных состояний. Что это значит? Если в результате расчета получается, что фотон может с вероятностью 30% находиться в правом канале, с вероятностью 30% – в левом, а с вероятностью 40% – в обоих каналах, то они предложили считать, что фотон существует во всех этих местах сразу, что он, таким образом, «размазан в пространстве».
Уважаемые читатели, обратите свое внимание еще раз на то, что в соответствии с принципом суперпозиции микрочастицы не имеют никаких определенных характеристик между измерениями, т. е. обладают ими всеми «сразу». Оппонентами такого подхода являются ученые, которые говорят, что волновая функция и сопровождающая ее суперпозиция являются всего-навсего математическим приемом для вычислений, не имеющим никакого отношения к реальности. Мы обязательно поговорим об этом подробнее в третьей части, когда будем рассматривать интерпретации КМ.
Похожие книги
