Юный техник 1957-06, страница 69
слаб, что, конечно, не может изменить скорость или положение огромной машины. Иное дело электрон. Масса его так ничтожна, что даже самый слабый «толчок» светового луча очень заметно исказит движение частицы. Причем, чем точнее мы захотим определить положение электрона, тем сильнее будет этот толчок, тем сильнее изменится скорость частицы. Какие бы методы наблюдений мы ни придумали, результаты получаются всегда одними и теми же: условия, необходимые для повышения точности определения положения электрона, неизбежно вызывают неточности в измерении его скорости и наоборот. Чем точнее мы определим скорость, тем неопределеннее положение электрона. Это и есть один из краеугольных камней квантовой механики — соотношение неточностей, или принцип неопределенностей. Именно в силу этого закона мы и не можем точно указать, где окажется отдельный электрон после прохождения золотой пластинки. Выделив одну частицу, мы тем самым с большой точностью определяем ее скорость, а это неизбежно приводит к неопределенности ее положения: электрон может оказаться и в А], и в Аз, и в A3. Твердо известно только одно: электрон скорее окажется в А|, чем в А2( и скорее в A& чем в Аз. Наша уверенность в этом основана на другом законе, уже чисто математическом: законе распределения вероятностей. С ним мы сталкиваемся на каждом шагу, хотя в большинстве случаев даже не догадываемся, что имеем дело с одним из могущественнейших законов природы, которому подвластны самые разнообразные явления. Но особенно важна его роль в квантовой механике. Предположим, что перед нами автомат, штампующий шарики для подшипников. Автомат настроен на выпуск изделий диаметром 10 мм. Но если тщательно проконтролировать их, то обнаружится, что, кроме шариков точно заданного размера, есть имеющие диаметр в 9,8 мм, 9,9 мм, 10,1 мм, 10,2 мм и другие. Отклонения от необходимого размера неизбежны даже на самом совершенном станке. Но интересна следующая закономерность. Если подсчитать число шариков, имеющих один и тот же размер, то окажется: больше всего шариков диаметром в 10 мм, меньше — диаметром в 9,9 мм и 10,1 мм, еще меньше — отклоняющихся от заданного размера на 0,2 мм, и так далее. Чем сильнее отличается размер шариков от нужного, тем меньше их кучка. В этом и проявляется закон распределения вероятностей: значительные отклонения or среднего значения менее вероятны, чем небольшие. Поэтому-то мы и говорим, что электроны скорее попадут в А|, чем в Ас или в Аз. Итак, все наши попытки определить одновременно положение и скорость электрона заранее обречены на провал. И все же мы можем добиться довольно многого: можем сказать, 66 |
