Техника - молодёжи 2008-11, страница 41
неограниченно возрастать; более того, если в уравнении задать очень малую начальную флуктуацию, то это приведёт к возрастанию энергии частицы -фактически к рождению материи. Второе решение может приводить к исчезновению материи - частицы. Оба эти решения логически друг с другом прямо не связаны, а их возникновение зависит от величины начальной фазы. Другими словами, одно решение описывает рождение энергии (материи), а другое - её уничтожение; и можно сказать, что УКТ позволяет описывать возникновение материи и Вселенной, но не как общепринятый результат Большого Взрыва. иго \ V Обычное решение Решение ~РодшъныИ дон" Решение 'крематорий' Рис.1. Колебательные процессы в унитарном квантовом осцилляторе Вселенная не была дана нам в фиксированном виде, она некоторым образом возникла и развивается, и можно видеть, что одной из фундаментальных черт этого развития является завоевание пространства материей. Некоторые специалисты в области космологии давно предполагают существование процесса, в рамках которого во Вселенной есть места, где энергия возникает из каких-то других мест, в которых она уничтожается. Так, известный английский астрофизик Фред Хойл много лет развивает теорию Вселенной, в которой происходит непрерывное рождение материи. Он писал: «...некоторые атомы, составляющие материю, в какой-то данный момент времени не существуют и затем самопроизвольно возникают. Я должен заметить, что эта идея очень странная... Но все наши идеи о творении являются странными. В соответствии с существующими теориями сегодня вся материя Вселенной произошла из одной точки в результате супергигантского взрыва. Для меня эта идея ещё более странная, чем идея непрерывного творения...» (F.Hoyle, La nature de I'Universe, 1952). Хорошо известно, что во всех экспериментах локальный закон сохранения энергии (ЗСЭ) и импульса в индивидуальных квантовых процессах выпол няется только при высоких энергиях. При малых энергиях этого утверждать нельзя, хотя бы в силу соотношения неопределённостей и вероятностного характера всех предсказаний КМ. Так что идея о глобальном, а не локальном ЗСЭ незримо присутствует в КМ и ни в коем случае не является новой. Физически это просто означает, что в стационарных решениях с фиксированными дискретными энергиями (обычная КМ) скорость отражённой от стенки частицы равна скорости падающей. УКТ же позволяет рассматривать и другие варианты. В ней, если скорость частицы при каждом отражении уменьшается, то это соответствует решению «крематорий», а если она возрастает, -«родильный дом». По каким сценариям будут развиваться события, зависит от начальной фазы волновой функции и энергии частицы. Кроме того, УКТ принципиально не описывает замкнутых систем, поскольку таковые являются идеализацией - хоть и весьма полезной, но не соответствующей уровню рассмотрения, принятому в УКТ. Как бы то ни было, вся современная наука, в том числе и КМ, до сих пор опирается на великий ЗСЭ. Правда, ситуация в последней гораздо более сложная и, так сказать, деликатная. Дело в том, что ЗСЭ полностью вытекает только из законов механики Ньютона. КМ обобщает классическую механику и вбирает в себя её законы, но результаты её имеют, по существу, статистический характер, они справедливы лишь в отношении огромного количества частиц. А как быть с отдельными частицами, с индивидуальными процессами? Оказывается, что для отдельных частиц из КМ не вытекает ЗСЭ (!), то есть индивидуальные процессы чисто случайны и не подчиняются этому закону. Ситуация явно противоречивая. Создатели КМ вышли из этого противоречия хитроумным образом. Они постулировали, что их наука не рассматривает и не изучает индивидуальные процессы и может предсказывать только вероятности того или иного результата - и в рамках КМ проблема была снята. Но в природе она осталась, окружающие нас явления не всегда и не полностью подчиняются законам КМ. Надо сказать, создатели КМ хорошо понимали, что никакого ЗСЭ для одиночных квантовых процессов при малых энергиях вообще нет. Мысль о том, что в квантовой механике ЗСЭ, равно как и второе начало термодинамики, следует трактовать как статистический закон, верный только в среднем и не применимый к индивидуальным процессам с малой энергией, восходит сначала к Э. Шредингеру. Затем, в 1923 г., Бор, Крамере и Слэтер в отчаянии сделали попытку построения теории, согласно которой ЗСЭ при рассеянии выполняются лишь статистически, в среднем за большие промежутки времени, но к элементарным актам неприменимы. Лев Ландау даже назвал это «прекрасной идеей Бора». Несостоятельность такого подхода позже была доказана экспериментально в хорошо известных опытах Боте и Гейгера. Правда, потом сами авторы от этого подхода отказались, да и из уравнений квантовой теории эта идея не следовала и, чтобы выйти из затруднительного положения, просто провозгласили, что КМ вообще не описывает одиночные события. Таким образом, самый яркий парадокс был устранён простым запрещением о нём думать! Но гениальная мысль о том, что законы сохранения отсутствуют для индивидуальных процессов и появляются после статистического усреднения в классической механике, не становится менее гениальной, если те, кому она пришла в голову, от неё отказались. Сейчас видно, что идея была преждевременной, и её не удалось корректно сформулировать; сегодня возможность сделать это даёт УКТ. Она описывает одиночные частицы; разница в их поведении определяется начальной фазой волновой функции, и для одной частицы вообще нет локальных законов сохранения, они появляются только 39 |
