Техника - молодёжи 2008-09, страница 17

Рассмотрим процесс взаимодействия частицы с макроприбором. Поскольку частица - это волновой пакет, то её энергия пропорциональна интенсивности пакета, а она может изменяться за счёт периодических расплываний и возникновений. Кроме того, сам пакет может дробиться при взаимодействиях. Чтобы макроприбор зафиксировал частицу, ему необходимо дождаться того момента, когда суммарная энергия частицы и флуктуации вакуума будет больше или равна пороговой энергии. Ясно, что вероятность срабатывания прибора будет пропорциональна амплитуде волнового пакета, или, точнее, величине интенсивности огибающей волновой функции. Если к прибору подошёл волновой пакет с малой интенсивностью по сравнению с пороговой энергией макроприбора, то нужна большая флуктуация вакуума, а вероятность её появления мала, и, значит, мала вероятность найти частицу.

В УКТ разработана теория квантовых измерений, и статистическая интерпретация теперь следует из теории, а не просто постулируется, как это было раньше в обычной квантовой теории. Эта точка зрения автоматически требует, чтобы величина дисперсии флук-туаций вакуума была конечной, что, в свою очередь, требует конечности массы Вселенной.

Соотношение неопределённостей получается вследствие того, что энергия и импульс не являются фиксированными величинами, а периодически изменяются за счёт дисперсионных исчезновений и появлений частицы. Кроме того, из-за статистических законов измерений макроприборами ими нельзя измерять точно в силу принципиально непредсказуемых флуктуаций вакуума. ГН мог бы предсказывать координату, импульс и энергию пакета, если бы этот пакет был единственным во Вселенной, т.е. при отсутствии флуктуаций вакуума.

Наличие непредсказуемых флуктуаций вакуума делает законы микромира для любого наблюдателя принципиально статистическими. Точное предсказание будущих событий требует точного знания величины флуктуации вакуума в любом месте в любой момент времени, что невозможно, так как для этого нужно иметь информацию о поведении и структуре всех разнообразных пакетов (частиц) Вселенной и контролировать их движение. Лапласовский детерминизм в современной и будущей физике утерян окончательно. Прав был Максвелл, когда говорил: «истинная логика нашего мира - это подсчёт вероятностей».

Огибающая парциальных волн, появляющаяся в результате линейных преобразований над волновым пакетом и остающаяся у «обломков» при расщеплении и дроблении пакета, удовлетворяет принципу Гюйгенса. Это объясняет, почему с движущейся частицей можно формально связать плоскую монохроматическую де-брой-левскую волну, как бы распространяющуюся в направлении движения, и все волновые свойства частиц. В интерференции и дифракции участвуют парциальные волны, но результат, в силу принципа суперпозиции, получается такой, как если бы в этом процессе участвовала де-бройлевская волна.

Новые линейные уравнения УКТ допускают замену времени на обратное при одновременной замене волновой функции на сопряжённую - формальную обратимость. Фактически эта обратимость имеется только в случае мира, состоящего из одной частицы, так как в реальном мире для полной обратимости процесса нужно восстановление и прежней флуктуации вакуума. А для этого нужна одновременная обратимость всех процессов Вселенной, что невозможно. Это не означает, что все квантовые процессы необратимы, просто обратимость носит статистический характер.

Введённая огибающая строго монох-роматична, но как реальная плоская бегущая волна не существует. И хотя она связана с энергией частицы, с ней также можно связывать такие понятия, как «волны вероятности», «волны знания». В отличие от обычной квантовой теории, теперь весьма существенную роль начинает играть фаза. Проще всего это проиллюстрировать на туннельном эффекте.

Напомним читателю это широко известное квантовое явление. Если имеется достаточно узкий потенциальный барьер с высотой большей, чем энергия налетающей на него частицы, то в классической механике частица никогда этот барьер не преодолеет. В обычной квантовой теории падающая волна вероятности частично проходит, а частично отражается, и в результате имеется конечная вероятность того, что частица окажется за барьером. Образно говорят, что частица делает себе туннель в барьере, причём «метод постройки» такого туннеля остаётся в тени.

Но послушаем рассказ ГН об этом процессе. Если частица подходит к потенциальному барьеру в фазе полного исчезновения, то она легко проходит через барьер, не взаимодействуя с ним в силу линейности всех

уравнений при малых амплитудах поля. Она просто возникает за барьером, даже не почувствовав последнего, если его ширина много меньше длины де-бройлевской волны. И строить для этого туннель ей не нужно. Другое дело, если она подойдёт в такой фазе, когда величина пакета максимальна. Тогда из-за нелинейного взаимодействия волн с полем барьера частица отразится.

А теперь возвратимся к рассмотренному ранее эксперименту с полупрозрачным зеркалом. По излагаемой точке зрения волновой пакет (частица) раздробится на зеркале и войдёт в каждый из пучков, что зависит от фазы пакета у зеркала и структуры зеркала в данном месте. В общем случае получается два неодинаковых волновых пакета-«обломка» с меньшими амплитудами, которые могут интерферировать. Изменения частоты «обломков» фотонов не происходит, так как все процессы линейны, то есть не зависят от амплитуды. При этом уменьшается вероятность обнаружения «обломков», так как для достижения порога срабатывания счётчика необходима большая флуктуация вакуума. Следовательно, в результате измерений должны иногда пропадать частицы или наблюдаться по одной частице в обоих пучках сразу. Появление двух частиц из одной не противоречит закону сохранения энергии, так как энергия «обломков» будет восстановлена до необходимого уровня за счёт вакуумных флуктуаций.

В настоящий момент сложилось пикантное положение, поскольку этих экспериментов было сделано очень много - например эксперименты Брауна и Твисса и их вариации. Выяснилось, что довольно часто оба счётчика срабатывают одновременно, что подтверждает предложенный механизм. Более того, большое количество подобных экспериментов прямо подтверждают предложенную трактовку.

15