Техника - молодёжи 1957-05, страница 36

с другими явлениями или системами. Подобные системы называются изолированными, замкнутыми, и только с ними имела дело классическая физика.

В идеальном смысле таких систем на> существует. Все системы, находящиеся в той или иной близости друг от друга, взаимодействуют между собою. Каждая из них в какой-то степени «открыта», каждая обращена всеми сторонами к внешнему миру.

Но пока речь идет о предметах, более или менее значительных по сравнению с непредусмотренными воздействиями, они с практически достаточной степенью точности могут считаться изолированными и* следовательно, подчиненными закону механической причинности. Как только мы обращаемся к миру элементарных частиц, мы встречаемся с совершенно иными условиями.

Как показывает опыт, состояние каждой элементарной частицы, в отличие от того, что имеет место в мире крупных тел, целиком зависит от состояния всех остальных частиц, окружающих наблюдаемую. Иначе говоря, единичные микрочастицы являются полностью открытыми, неизолированными объектами. Взаимодействие для «Поведения» таких частиц играет основную роль.

А так как практически неучитываемые взаимодействия «порождают» не-механическую причинность, то тут и происходит искажение картины против той, которая имела бы место при наличии классической причинности.

Так объясняется «своенравие» частицы: оно не изнутри, а извне, — не от несуществующей «души» электрона, а от воздействия на него внешней обстановки, среды.

Не индивидуальное, а коллективное — источник немеханической причинности. Не индивидуальное, а коллективное порождает все «причуды» в поведении электрона.

НИКАКИХ ЧУДЕС ■СЕ ОБЪЯСНИМО

Из непонимания принципиального различия между телами классической механики и микрочастицами среди философов возникло немало идеалистических толкований и «соотношения неопределенностей» ;и всех вообще законов квантовой механики. Очень распространилось, в частности, убеждение, что явления микромира принципиально непознаваемы, что человек никогда не раскроет их до конца. Почему? «Да потому, — отвечают эти люди, — что в каждом звене познавательной цепочки «что—чем—кто» или «микрочастица — прибор — наблюдатель» таится то или иное принципиально непреодолимое препятствие».

Что это необоснованно и неверно и что в действительности квантовоме-ханическио явления так же объективны и закономерны, а следовательно, и познаваемы. — можно убедиться, если хорошо подумать над теми познавательными препятствиями, которые идеалисты считают «непреодолимыми».

О том, что двойственность микрочастицы («что») не несет в себе ничего «чудесного», мы уже убедились. Не является непреодолимым препятствием для познания микромира и то

обстоятельство (как считают идеалисты), что когда мы со своими приборами («чем») вторгаемся в микромир, чтобы узнать о нем что-то, то эти приборы сами искажают микроявления и мешают нам их узнать. Ведь когда мы измеряем температуру воды при помощи термометра, мы тоже почти всегда при этом немножко изменяем эту температуру за счет разницы между температурами воды и термометра. Однако, зная законы тепловых явлений, мы могли бы из фактически полученных результатов исключить помехи и получить абсолютно точные результаты, если бы это нам понадобилось.

Не помешает нам когда-нибудь постигнуть тайны микромира и несовершенство наших органов чувств («кто»). Во-первых, «наблюдателем» может быть и не человек, а, например, фотопластинка, флюоресцирующий экран и т. д. Во-вторых, и наши органы чувств не так уж несовершенны. В 1933 го

ду С. И. Вавилов проделал интересный опыт, который позволил увидеть если не отдельные фотоны, то, во всяком случае, столь малые их группы (до 5—7 фотонов), что и они могли убедительно говорить в пользу прерывного строения света.

Опыт С. И. Вавилова не только показывал наглядно прерывистое строение света, но и свидетельствовал о высоких визуально-воспринимательных способностях человека.

Все вышесказанное говорит о том, что и в явлениях микромира действуют материалистические причинные законы, что и мир квантовомеханическнх явлений существует объективно, независимо ни от приборов, при помощи которых его исследуют, ни от сознания человека, пользующегося этими приборами.

Мир квантовомеханическнх явлений познаваем. И в этом мире в действительности нет никаких чудес.

ЛЮБОЗНАЙКИН В МИРЕ КВАНТОВ

1* Любознайкин давно собирался побывать в мире квантов и, наконец, решился:

— Поеду. Вероятно, это будет интересным путешествием.

— Будьте осторожны, — предупреждали его. — Этот мир исследован еще меньше, чем Антарктида. Вы попадете сразу в окружение тайн и неожиданностей.

— Посмотрим! — отвечал Любознайкин. — Вооруженному знаниями физики ничего не страшно.

Захватив с собою инструмент для измерения частиц, механику Ньютона и моток силовых линий на всякий случай. Любознайкин сел на пролетавшую мимо частицу и отправился в необычное путешествие.

2. Неприятности начались сразу, как только Любознайкин попытался установить, что представляет собой микромир. Его окружали быстро мчавшиеся атомы и электроны, но как только он пытался задержать хоть один из них. чтобы разглядеть его, тот растекался, как волна. Кругом струились волны света, но когда он вглядывался в них, ему начинался казаться. что это частицы, несущиеся со световой скоростью.

— Где я? — спрашивал сам себя Любознайкин. — В скопище ли частиц, или на волнах' океана?

Увы, механика Ньютона не давала ему ответа, а, наоборот, смущала его, утверждая., что все, что существует в мире, или только волны, или только тела.

«Похоже, что все в этом мире имеет двойственную природу: и частицы и волны», — подумал Любознайкин.

3.—Впрочем, это мы сейчас проверим, — продолжал Любознайкин.—Для начала попробуем измерить границы кванта. Раз это «атом» энергии, он должен иметь какой-то поперечник, как всякий атом.

Любознайкин осветил фонариком место, где, по его предположению, находился один квант, но квант оказался больше этого места. Тогда Любознайкин подставил лесенку и, поднявшись на нее, увеличил поле освещения. Но все было напрасным. Квант не поддавался геометрическому определению.

4—"Но ведь пишут эке., что атомы имеют свои поперечники! — не совсем уже уверенно сказал Любознайкин.

Однако обыкновенный атом водорода, который попытался измерить Любознайкин. также смог быть измереа только весьма относительно.

5. — Понял! — воскликнул Любознайкин. — Это сказывается знаменитое «соотношение неопределенностей». Положение частицы в пространстве можно установить совершенно точно, но тогда нельзя будет сказать, когда именно это было. И наоборот, можно

задаться целью узнать, где находится частица в данный момент времени, но тогда ока совсем исчезнет из поля зрения.

Контрольный опыт, который проделал Любознайкин. подтвердил его догадку.

6. Подумав над неудобствами, вытекающими из «соотношения неопределенностей» для исследователя микромира, живущего в мнре больших величин. Любознайкин вскоре, однако, успокоился.

— Не так уж страшны эти «неопределенности», — сказал он самому себе.;— Ведь приблизительно правильные решения они допускают. «Размазанность» частицы не мовкет помешать, скажем, построению траектории ее движения.

Желая убедиться в этом, Любознайкин навесил на одно ядро атома стрелку, чтобы знать, по отношению к какой точке н в каком направлении измерять движение, затем пометил колышками два электрона, которые» как он полагал, вращались вокруг ядра, и вдруг с изумлением увидел, что в следующий момент электроны просто оказались в другом месте, не совершив никакого видимого движения по траектории. Потом электроны исчезли снова в прежних местах и в тот же миг показались в новых, и так продолжалось все время, пока Любознайкин. недоуменно разводя руками. наблюдал за ними.

7. — Ва1 Да в микромире же нет движений по траекториям! вспомнил, наконец, Любознайкин.

Для верности он закрепился на даух частицах и ухватился за третью, чтобы посмотреть, как будет она выскальзывать из его рук. И убедился, что ничего у него из рук не выскальзывало. Просто спустя мгновение рука Любознайкина не ощущала ничего, а частица вынырнула, словно из небытия, где-то сзади.

8. Ценою большого воображения Любознайкину удалось сделать сечение в пространстве, чтобы посмотреть, из чего же оно состоит. Но он увидел, что это сплошное силовое поле, образованное электромагнитными, гравитационными и ядерными взаимодействиями.

— А уверяли, что эфира — среды, сплошь наполняющей пространство. — не существует! — воскликнул Любознайкин.

9. Но когда он захотел взять с собою в микромир кусочек этого «эфира». чтобы посрамить опровергателей классических физических представлений, он никак не смог этого сделать. Материя поля, которую он принимал га эфир, выскользнула из его рук, потому что она существовала только во взаимодействиях частиц.

32