Корпускулярно-волновой дуализм как всеобщее свойство материи

     Противоречия  корпускулярно-волновых свойств микрообъектов  являются результатом неконтролируемого  взаимодействия микрообъектов и  макроприборов. Имеется 2 класса приборов: в одних квантовые объекты ведут себя как волны, в других – подобно частицам. В экспериментах мы наблюдаем не реальность как таковую, а лишь квантовое явление, включающее результат взаимодействия прибора с микрообъектом. Н. Бор образно заметил, что волны и частицы – это «проекции» физической реальности на экспериментальную ситуацию.

     Н. Бор и считал, что физик познает  не саму реальность, а лишь собственный  контакт в ней.

     Согласно  соотношению неопределенностей  Гейзенберга, нельзя в одном и  том же опыте определить обе характеристики атомного объекта — координату и импульс.

     Но  Бор пошел дальше. Он отметил, что  координату и импульс атомной  частицы нельзя измерить не только одновременно, но вообще с помощью  одного и того же прибора. Действительно, для измерения импульса атомной  частицы необходим чрезвычайно легкий подвижный «прибор». Но именно из-за его подвижности положение его весьма неопределенно. Для измерения координаты нужен очень массивный «прибор», который не шелохнулся бы при попадании в него частицы. Но как бы ни изменялся в этом случае ее импульс, мы этого даже не заметим.

     Это простое рассуждение о дополнительности свойств двух несовместимых приборов хорошо объясняет смысл принципа дополнительности, но никоим образом  его не исчерпывает. В самом деле, приборы нам нужны не сами по себе, а лишь для измерения свойств атомных объектов. Координата х и импульс р — это те понятия, которые соответствуют двум свойствам, измеряемым с помощью двух приборов. В знакомой нам цепочке познания — явление — образ, понятие, формула, принцип дополнительности сказывается прежде всего на системе понятий квантовой механики и на логике ее умозаключений.⁴ 

     Принципиально новыми открытиями в  исследовании микромира  стали следующие:

• каждая элементарная частица обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами;
• вещество может переходить в излучение;
• можно предсказать место и импульс элементарной частицы только с определенной вероятностью;
• прибор, исследующий реальность, влияет на нее;
• точное измерение возможно только при потоке частиц, но не одной частицы.

5. СТАТИСТИЧЕСКИЙ ХАРАКТЕР

КВАНТОВОГО  ОПИСАНИЯ ПРИРОДЫ 

     Для классической механики характерно описание частиц путем задания их положения  и скоростей и зависимости  этих величин от времени. В квантовой  механике одинаковые частицы в одинаковых условиях могут вести себя по-разному. Эксперимент с двумя отверстиями, через которые проходит электрон, позволяет и требует применения вероятностных представлений. Нельзя сказать, через какое отверстие пройдет данный электрон, но если их много, то можно предположить, что часть их проходит через одно отверстие, часть – через другое. Законы квантовой механики – законы статистического характера. «Мы можем предсказать, сколько приблизительно атомов распадутся в следующие полчаса, но мы не можем сказать…почему именно эти отдельные атомы обречены на гибель». В микромире господствует статистика, а не уравнения Максвелла или законы Ньютона. «Вместо этого мы имеем законы, управляющие изменениями во времени».

     Статистические  законы можно применить только к  большим совокупностям, но не к отдельным индивидуумам. Квантовая механика отказывается от поиска индивидуальных законов элементарных частиц и устанавливает статистические законы. На базе квантовой механики невозможно описать положение и скорость элементарной частицы или предсказать ее будущий путь. Волны вероятности говорят о вероятности встретить электрон в том или ином месте.

     В. Гейзенберг делает такой вывод: «В экспериментах  с атомными процессами мы имеем дело с вещами и фактами, которые столь  же реальны, сколь реальны любые явления повседневной жизни. Но атомы образуют скорее мир тенденций или возможностей, чем мир вещей и фактов».

     Важная  причина статистического  характера поведения  микрочастиц и  квантового поведения – глобальное гравитационное поле нашей Вселенной, в котором находится Земля и все тела на ее поверхности. В первом приближении это поле можно считать постоянным, однако оно, очевидно, испытывает малые вариации, которые являются суммарным результатом всех возмущений и движений во Вселенной. Для макрообъектов и классической механики подобные незначительные вариации глобального поля являются несущественными, так как большинство классических процессов устойчиво – малые изменения параметров системы не приводят к заметным различиям результатов. Для микромира все оказывается наоборот – даже незначительные вариации глобального поля, определяющие массы микрочастиц, могут привести к заметному различию результатов, возникновению «спонтанных» процессов, переключению каналов протекания явлений. В отличие от мира макрообъектов большинство процессов с малыми частицами неустойчиво, что и приводит к их статистическому характеру. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

        В заключение хотелось бы отметить  что, квантово-механические законы  лежат в основе работы ядерных реакторов, обусловливают возможность осуществления в земных условиях термоядерных реакций, проявляются в ряде явлений в металлах и полупроводниках, используемых в новейшей технике, и т.д. Фундамент такой бурно развивающейся области физики, как квантовая электроника, составляет квантовомеханическая теория излучения.   Законы К. м. используются при целенаправленном поиске и создании новых материалов (особенно магнитных, полупроводниковых и сверхпроводящих). Квантовая механика становится в значительной мере «инженерной» наукой, знание которой необходимо не только физикам-исследователям, но и инженерам. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Лавриенко В.Н., Концепции современного естествознания: Учебник для вузов/ Ратникова  В.П. – Москва: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. – 317 с.
2. Горелов А.А., Концепции современного естествознания: Учебн. пособие для студ. вузов. – Москва: ВЛАДОС, 2003. – 512 с.
3. Крюков Р.В., Концепции современного естествознания. – Москва: А-Приор, 2009. – 176 с.