Техника - молодёжи 1983-01, страница 42

УДАЛОСЬ ЛИ ПРЕПАРИРОВАТЬ

НОВАЯ ПОПЫТКА ОБЪЯСНИТЬ ДВОЙСТВЕННУЮ СУЩНОСТЬ

Помещенная ниже статья Л. Г. Сапо-гнна возвращает нас к дискуссионным вопросам, которые, по мнению большинства современных ученых, давно уже решены в пользу ортодоксальной трактовки квантовой механики. Согласно их точке зрения завершенное в 1927 году здание новой физической теории обеспечивает исчерпывающую полноту описания всех экспериментально наблюдаемых проявлений процессов, происходящих в атомном мире. В такой четкой формулировке это мнение вряд ли стоит оспаривать. Его утверждению в науке в большой мере способствовала многолетняя дискуссия между А. Эйнштейном и Н. Бором. Все попытки А. Эйнштейна предложить опыт, ожидаемый результат которого выходил бы за рамки существующей квантовой механики, были последовательно отвергнуты Н. Бором.

И в последующие годы никто из критиков ортодоксальной трактовки теории не смог предложить подобный эксперимент, отвергающий фактическую полноту кван-

НАГЛЯДНЫЙ МИКРОМИР

ЛЕВ САПОГИН,

доктор технических наук,

профессор

Не кажется ли вам странным, что из восьми основателей квантовой механики большинство было неудовлетворено ее окончательной формулировкой? Приведем их некоторые высказывания:

«Существующая квантовая картина материальной действительности сегодня так шатка и сомнительна, как это никогда раньше не было. Мы знаем оче^ь много интересных деталей, узнаем ежедневно новые. Но мы все еще не можем отобрать из основных представлений такое, которое можно рассматривать как твердо установленное и на основе которого можно построить прочное сооружение. Широко распространенное мнение ученых исходит из того, что вообще нельзя дать объективную картину действительности в том смысле, как раньше (то есть в терминах образов и движений).

Только большие оптимисты среди нас (к которым я отношу и себя) принимают это за философскую экзальтацию, за шаг отчаяния перед лицом большого кризиса. Разрешение этого кризиса приведет в конечном счете к лучшему состоянию, чем существующий беспорядочный набор формул, состав-

товомеханического описания. Но, несмотря на это, у каждого не лишенного здравого смысла ученого осталась неудовлетворенность оттого, что теория, принятая в качестве окончательной, не дает никакого описания скрытых от непосредственного наблюдения деталей пространственно-временной картины происходящих квантовых явлений.

Наиболее наглядно специфика квантово-механического описания окончательных результатов измерения без раскрытия самой картины происходящего явления проступает в опыте по интерференции одиночных фотонов. Именно этот опыт Эйнштейн в свое время предложил Бору для объяснения. Однако последний, демонстрируя крайнюю последовательность в ортодоксальной трактовке квантовой механики, отверг поставленные Эйнштейном вопросы, как не относящиеся к физической реальности. Бор был бы совершенно прав, если бы эти вопросы (о том, что происходит с одиночным фотоном при прохождении полупрозрачного зеркала) он счел

ляющих предмет квантовой физики...» (Э. Шредингер).

«Большие первоначальные успехи теории квантов не могли меня заставить поверить в лежащую в ее основе игру в кости... Физики считают меня старым глупцом, но я убежден, что в будущем развитие физики пойдет в другом направлении, чем до сих пор» (А. Эйнштейн).

«Релятивистская квантовая теория как фундамент современной науки никуда не годится» (П. Д и -рак).

«Квантовая физика срочно нуждается в новых образах и идеях, которые могут возникнуть только при глубоком пересмотре принципов, лежащих в ее основе» (Луи д е Б р о й л ь).

Читатели, наверное, уже заметили, что, прикрывшись авторитетами, я протащил мысль о пересмотре основ квантовой теории.

Поведение мельчайших частиц вещества (электронов, протонов и т. д.), описываемое квантовой механикой, таково, что в целом оно не напоминает ничего, с чем читатель сталкивался раньше. Сказать, что они ведут себя как частицы, — значит создать у вас неправильное представление. То же самое получится, если я скажу, что они ведут себя как волны. И даже утверждение о том, что они одновременно являются и частицами и волнами, будет звучать не совсем правильно.

Как известно, всем частицам наряду с корпускулярными свойствами присущи еще и волновые (частицы могут интерферировать друг с другом или сами с собой), а их поведение в квантовой механике описывается волновой функ-

не относящимися лишь к существующему теоретическому описанию квантовых явлений. Но Бор своим отказом отвечать на поставленный Эйнштейном вопрос отстаивал не только совершенно правильный тезис о полноте квантовой механики в смысле описания результатов наблюдений; он фактически претендовал и на неограниченность решаемой этой теорией задачи. При этом Бор не просто отказывался от того «здравого смысла», который базировался на старых, классических представлениях о движении физических объектов. В его позиции явно проступало и посягательство на материалистические основы самого научного познания. Отвергая возможность любого сколь угодно далекого от классической физики объяснения пространственно-временного поведения физической реальности в квантово-волновых явлениях, Бор тем самым и для будущих физических теорий ставил прямое ограничение в познании объективно существующей физической реальности.

Не может быть никаких оснований для

цией. В случае частицы, движущейся в свободном пространстве, волновая функция представляется плоской волной де Бройля, длина которой обратно пропорциональна импульсу частицы. Если частица замедляется или ускоряется внешними полями, то длина волны соответственно увеличивается или уменьшается. Сама эта волна никакого физического смысла не имеет и всегда движется с фазовой скоростью больше скорости света. Но квадрат амплитуды этой волны пропорционален вероятности встретить частицу в данном месте. Поэтому эти волны часто называют «волнами вероятности», «волнами знания» и т. п. Распространение частиц описывается уравнением Шредингера для волновой функции.

Есть еще неприятность: частица не имеет одновременно точного значения координаты и импульса, хотя и то и другое по отдельности можно измерить со сколь угодно большой точностью (соотношение неопределенностей). Поэтому понятие траектории квантовой частицы становится бессмысленным.

В отличие от законов классической физики, где существовал детерминизм и можно было более или менее точно предсказывать результаты движения отдельных частиц, теперь в квантОиой теории в принципе возможно Предсказывать только вероятность поведения отдельной частицы. Даже сама природа не знает, по какому пути полетит частица. Нарушается утверждение всех древних философов, что для самого существования науки совершенно необходимо, чтобы в одних и тех же условиях всегда получались одни и те же

ТРИБУНА СМЕЛЫХ ГИПОТЕЗ