Техника - молодёжи 1983-01, страница 43

КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКОГО КЕНТАВРА?

МАТЕРИИ! ТАИНСТВЕННУЮ СВЯЗЬ МЕЖДУ ЧАСТИЦЕЙ И ВОЛНОЙ

сомнения в факте существования физической реальности до взаимодействия фотона с атомом фотопластинки. Но квантовая механика не дает нам никаких конкретных сведений о характере движения фотона после прохождения фотоном полупрозрачного зеркала до момента его регистрации. В то же время эта теория дает точное и полное описание статистических результатов взаимодействий фотонов с детекторами, причем при самых различных вариантах реализации этого опыта. Аналогичная противоречивая ситуация имеет место и для любых других квантово-вол-новых процессов при всевозможных вариациях условий постановки эксперимента.

Это противоречие, однако, устраняется весьма просто. Достаточно признать за квантовой механикой полноту решения лишь ограниченной задачи описания результатов непосредственных наблюдений и отсутствие каких-либо претензий у этой теории на решение обратной задачи восстановления по результатам проведенных измерений общей картины скрытых осо

бенностей движения микрообъектов. Ясно, что решение такой задачи должно составлять предмет другой физической теории, строго согласованной с существующей квантовой механикой по всем результатам, относящимся к наблюдаемым на опыте величинам. Эта более глубокого содержания теория должна вскрыть подлинный смысл установленных квантовой механикой законов, подобно тому как молекулярная статистическая теория объяснила сущность -терме^инамических законов.

Несмотря на триумф признания ортодоксальной трактовки квантовой механики, многие известные физики неоднократно предпринимали попытки построить согласующуюся с ней статистическую теорию скрытого движения микрообъектов. Один из основоположников квантовой теории, знаменитый английский физик-теоретик П. Дирак в 1945 году предпринял такую попытку и показал, что для совместимости с обычной квантовой механикой в теорию описания скрытого движения в совместном пространстве импульсов и координат тре

буется вводить мнимые вероятности, не интерпретируемые в обычном смысле. Безрезультатны оказались и аналогичные попытки других ученых создать имеющую физический смысл теорию скрытого движения микрообъектов. На фоне этих неудач пристальное внимание физиков привлекла оригинальная работа московского исследователя J1. Г. Сапогина, опубликованная в специальных международных журналах по квантовой механике. Введя понятие пакета парциальных волн, он построил достаточно корректную математически гипотезу, развивающую теорию квантово-волновых явлений. Мы неоднократно публиковали статьи о поисках фундаментальных законов строения материи, ведущихся учеными в направлении построения единой теории поля. Считаем, что и данная публикация, несмотря на сложность и показанную в комментарии А. А. Тяпкина спорность освещаемых в ней вопросов, будет полезна нашей научной молодежи, дерзающей приложить свои усилия ■ этой области.

результаты. Но самое печальное не это. Квантовой физике присущ не только корпускулярно-волновой дуализм, но и дуализм поля и вещества. Все частицы являются источниками полей, но сами оказываются точками, чуждыми этим полям, и о них ничего нельзя сказать, кроме нескольких туманных фраз. Я потом принесу извинение теоретикам за эти нелестные замечания в адрес современной квантовой теории поля.

ПРОСТОЙ ЭКСПЕРИМЕНТ И БЕСТАКТНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

Чтобы еще больше обескуражить читателя, я рассмотрю предельно простой эксперимент с одиночными частицами с позиций современной квантовой теории. Это позволит глубже понять происходящее и понадобится нам в дальнейшем. Пусть одиночные фотоны попадают на полупрозрачное зеркало, поставленное под углом 45° к падающему потолку. Полупрозрачное зеркало обладает таким свойством, что половина падающего света отражается, а вторая половина проходит сквозь зеркало. На пути отраженного и прошедшего лучей поместим счетчики фотонов.

С позиций волн все обстоит просто: падающая волна частично отразится, а частично пройдет. Если же рассматривать все с позиции частиц, то частицы (если они неделимые) будут либо отражаться, либо проходить. Когда в отраженном пучке сработает счетчик, то, естественно, в прошедшем пучке никакой частицы не будет. Легко видеть, что если свести прошедший и отраженный пучки вместе и напра

вить их на экран, то получится... все зависит от того, как мы рассуждаем. С позиций волн будет наблюдаться интерференционная картина, а с позиций частиц она не получится. Чтобы не обманывать читателя, сразу же успокоим его:

Эксперимент с полупрозрачным зеркалом. Цифрами 1, 2, 3 обозначены соответственно падающий отраженный и прошедший пучки. Частица всегда оказывается либо во втором, либо в третьем пучке. «В этом явлении, — по признанию Р. Фейнма-. на, — таится самая суть квантовой механики. Но на самом деле в ней прячется только одна-единственная тайна. Мы не можем раскрыть ее в том смысле, что не можем «объяснить», как она работает... Все это выглядит весьма таинственно. И тем таинственнее, чем больше об этом думаешь... Никто еще не нашел отгадки этой головоломки... я убежден, что никто не понимает ивантовой механики».

интерференционная картина действительно наблюдается экспериментально даже для одиночных фотонов, и, значит, наши рассуждения, мягко говоря, неверны. Чтобы читатель не мучился вопросом, как все это может быть, лучше всего запретить ему думать об этом. Что и делается в физике с помощью принципа дополнительности. Он позволяет задавать при

роде только такие вопросы, на которые можно получить экспериментальные ответы. Действительно, когда мы ищем частицу, то отказываемся от наблюдения интерференционной картины, и наоборот. Вот если бы мы могли знать из эксперимента, прошла или отразилась частица, и одновременно наблюдать интерференционную картину, тогда бы мы знали, «как ведет себя частица на самом деле». Но этого сделать нельзя.

Такое поведение частиц является загадкой. Все (или почти все) физики сдались перед нею и даже предпочитают об этом не говорить. Но находятся и такие, которые говорят. Например, Поль Ланжевен называл все это «интеллектуальным развратом».

Введенный принцип дополнительности делает квантовую физику описательно неприступной. Имеется множество подобных экспериментов, которые мы просто не в состоянии объяснить, не считая волновую функцию именно волной, воздействующей на целую область, по которой она распространяется, а не частицами, находящимися «возможно, здесь», «возможно, там», как было бы только с чисто вероятностной точки зрения. Другими словами, волна действует одновременно по всей покрываемой ею области, а не «либо здесь», «либо там», иначе никакой интерференции не получится.

В конце" концов, мы должны признать, что запреты принципа дополнительности имеют в своей основе философию бессилия и роль этого принципа, по-видимому, аналогична роли теплорода, флогистона и прочих отмерших понятий. Зададим вопросы, которые за

41