Модели атома и теория Бора (стр. 3 из 3)

Проблема интерпретации квантовой механики. Принцип дополнительности.

Созданный группой физиков в 1925—1927 гг. формальный математический аппарат квантовой механики убедительно продемонстрировал свои широкие возможности по количественному охвату значительного эмпирического материала; не оставалось сомнений, что квантовая механика пригодна для описания широкого круга явлений. Вместе с тем квантовая механика существенно отличается и от классической механики, и от релятивистской физики по многим параметрам. Среди них: исключительная абстрактность квантово-механических формализмов, вероятностно-статистический характер описания, замена динамических закономерностей статистическими, замена кинематических и динамических переменных абстрактными символами некоммутативной алгебры, отсутствие понятий траектории, электронной орбиты, активная роль прибора, выделяющего микрообъект как волну или как частицу, необходимость интерпретации формализмов и др. Все это рождало ощущение незавершенности, неполноты новой теории. Возникла дискуссия о том, каким образом завершать разработку квантовой механики.

А. Эйнштейн и ряд физиков считали, что квантово-механическое описание физической реальности существенно неполно. Иначе говоря, созданная теория не является фундаментальной, теорией, а лишь промежуточной ступенью по отношению к ней, поэтому квантовую механику необходимо дополнить принципиально новыми постулатами и понятиями, т.е. дорабатывать ту часть оснований новой теории, которая связана с ее принципами.

Другие физики (Н. Бор, В. Гейзенберг, М. Борн и др.) считали, что новая теория является фундаментальной и дает полное описание физической реальности, а «прояснить положение вещей можно было здесь только путем более глубокого исследования проблемы наблюдений в атомной физике»¹. Иначе говоря, Бор и его единомышленники полагали, что «доработку» квантовой механики следует вести по линии уточнения той части ее оснований, которые связаны не с принципами теории, а с ее методологическими установками, по линии интерпретации созданного математического формализма. Разработка методологических установок квантовой механики, являвшаяся важнейшим звеном в интерпретации этой теории, продолжалась вплоть до конца 1940-х гг. Завершение выработки этой интерпретации означало и завершение научной революции в физике, начавшейся в конце XIX в.

Основной отличительной особенностью экспериментальных исследований в области квантовой механики является фундаментальная роль взаимодействия между физическим объектом и измерительным устройством. Это связано с корпускулярно-волновым дуализмом. И свет, и частицы проявляют в различных условиях противоречивые свойства, в связи с чем о них возникают противоречивые представления. В измерительных приборах одного типа (дифракционная решетка) они представляются в виде непрерывного поля, распределенного в пространстве. В приборах другого типа (пузырьковая камера) эти же микроявления выступают как частицы, как материальные точки. Причина корпуску-лярно-волнового дуализма, по Бору, в том, что сам микрообъект не является ни волной, ни частицей в обычном понимании.

Невозможность провести резкую границу между объектом и прибором в квантовой физике выдвигает две задачи: 1) каким образом можно отличить знания об объекте от знаний о приборе; 2) каким образом, различив их, связать в единую картину теорию объекта.

Вследствие того что сведения о микрообъекте, о его характеристиках получают в результате его взаимодействия с классическим прибором (макрообъектом), микрообъект можно интерпретировать только в классических понятиях, т. е. использовать классические представления о волне и частице. Мы как бы вынуждены говорить на классическом языке, хотя с его помощью нельзя выразить все особенности микрообъекта, который не является классическим. Поэтому первая задача разрешается введением требования описывать поведение прибора на языке классической физики, а принципиально статистическое поведение микрочастиц - на языке квантово-механических формализмов. Вторая задача разрешается с помощью принципа дополнительности: волновое и корпускулярное описания микропроцессов не исключают и не заменяют, а взаимно дополняют друг друга. При одном представлении микрообъекта используется причинное описание соответствующих процессов, в другом случае - пространственно-временное. Единая картина объекта синтезирует эти два описания.

Список литературы

Аистов Илья Алексеевич
Концепции современного естествознания: [физика : химия : биология : геология] / Аистов Илья Алексеевич , Голиков Павел Александрович; Зайцев Владимир Викторович. - М. [и др. ]: Питер , 2005. - 204, [1] с.

Горелов Анатолий Алексеевич
Концепции современного естествознания: учеб. пособие для вузов / Горелов Анатолий Алексеевич. - М.: АСТ : Астрель , 2004. - 380, [2] с.

Карпенков Степан Харланович
Концепции современного естествознания: Практикум: Учеб. пособие для вузов / Карпенков Степан Харланович. - 2-е изд. , пеpеpаб. , доп. - М.: Высшая школа , 2002. - 252 с.

Мотылева Л. С.
КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСВОЗНАНИЯ: Учеб для вузов / Мотылева Л. С. , Скоробогатов В. А. ; Судариков А. М. - СПб.: Союз , 2000. - 320с.

Самыгин С. И.
Концепции современного естествознания: Учеб. пособие для вузов / Самыгин С. И. , Басаков М. И. ; Голубинцев В. О. ; Зарубин А. Г. ; Любченко В. С.; Под ред. С. И. Самыгина. - 4-е изд. , пеpеpаб. , доп. - Ростов н /Д: Феникс , 2003. - 447 с

Соломатин Владимир Алексеевич
История и концепции современного естествознания: Учеб. для студентов вузов по геол. , геодез. и горн. направлениям и спец / Соломатин Владимир Алексеевич. - М.: ПЕР СЭ , 2002. - 463, [1] с.-( Современное образование). - Лит. : с. 452 - 453. - Указ. имен: с. 454 - 459.

Солопов Е. Ф.
Концепции современного ествествознания: Учеб. пособие для вузов / Солопов Е. Ф. - М.: Владос-Пресс , 2003. - 232с.

Стрельник Ольга Николаевна
Концепции современного естествознания: Крат. курс лекций / Стрельник Ольга Николаевна. - М.: Юрайт , 2003. - 221 c.

Хорошавина Светлана Георгиевна
Концепции современного естествознания: Курс лекций: Учеб. пособие для вузов / Хорошавина Светлана Георгиевна. - 3-е изд. , испp. - Ростов н /Д: Феникс , 2003. - 478 с

Шаталов Сергей Владимирович
Концепции современного естествознания: Практикум: Учеб. пособие для вузов / Шаталов Сергей Владимирович. - Ростов н /Д: Феникс , 2003. - 223 с.