О сущности редукции волновых пакетов в свете законов сохранения энергии и импульса

 

Л. Г. Антипенко

В своих работах Д. И. Блохинцев отмечал, что для выяснения сущности редукции волновых пакетов первостепенное значение имеет учет воздействия частицы на прибор, а не прибора или макроокружения на частицу. По его мнению, последнее имеет место не всегда и, во всяком случае, не существенно в данном вопросе. Так ли это на самом деле?

В наследие от классического естествознания в научном сознании закрепился тот факт, что всякий материальный объект, тело, сохраняет при всевозможных взаимодействиях свои определяющие характеристики до тех пор, пока такой объект, или тело, не будет окончательно разрушен. С точки зрения философии это означает, что всякая вещь, вступая в различные отношения с другими вещами, не меняет своих существенных свойств. Другими словами, свойства вещи лишь обнаруживаются в отношениях к другим вещам, а не возникают в них.

 

Квантовая механика преподала в этом смысле важный гносеологический урок. Она выявила зависимость свойств квантовых объектов от макроокружения, в частности от отношений к разным классам приборов [1]. С учетом этого обстоятельства вопрос о редукции волновых пакетов находит некоторое естественное объяснение при более глубоком гносеологическом анализе концепции корпускулярно-волнового дуализма.

 

Уже не раз в физической и философской литературе обращалось внимание на тот факт, что волновые свойства микрообъекта связаны с обратимыми процессами, происходящими в соответствующих макроусловиях. Наоборот, когда микрообъект проявляет себя сугубо корпускулярным образом, происходят необратимые процессы [2; 3, стр. 307], которые Д. И. Блохинцев назвал «катастрофическими». В чем существенная разница между двумя видами этих процессов?

 

На этот вопрос, по нашему мнению, можно ответить исходя из рассмотрения особенностей законов сохранения энергии и импульса применительно к движению микрообъекта по отношению к дополнительным (в духе Н. Бора) классам приборов. В современной квантовой теории четкое выявление волновых и корпускулярных свойств микрообъектов безотносительно к соответствующим макроусловиям лишено всякого смысла. В этом легко убедиться, если обратиться к одному из исходных постулатов квантовой механики.

Неоднозначность в поведении микрообъекта устраняется лишь относительно заданных макроусловий. Мы не имеем права ассоциировать с микрообъектом образ частицы безотносительно к макроусловиям определенного рода. Нам представляется, что там, где микрообъект проявляется в некотором смысле как волна, обнаружить частицу не удается только по той простой причине, что ее там нет. Соответственно в таких условиях волне следует приписывать более реальный смысл, чем это делается при обычной статистической интерпретации квантовой механики. Попытаемся это обосновать.

 

Присоединяясь к утверждениям о том, что безотносительно к прибору нельзя говорить ни о волне, ни о частице, мы допускаем, что между актами измерения имеет место распространение в пространстве некоторого материального возмущения, вопрос о природе которого остается открытым. Все возражения против этих известных соображений, на наш взгляд, связаны с некоторыми неопределенностями, допускаемыми в толковании понятия «частица». Понимание частиц базируется в основном на интуитивных соображениях, унаследованных от классической физики. Парадоксы с редукцией волнового пакета возникают тогда, когда явно или неявно допускается, что при всех взаимодействиях частица сохраняет свои определяющие свойства. Поэтому не лишен смысла вопрос о том, что такое частица, чем определяется ее локальное воздействие на прибор.

 

Известно, что одним из самых существенных свойств частицы является ее определенная масса покоя. Этот факт сам по себе, правда, не может свидетельствовать о локальных проявлениях частиц; надо учесть еще то обстоятельство, что масса покоя частицы однозначно определяется соотношением между ее энергией и импульсом. Более того, с учетом реального взаимодействия микрообъекта с макросистемами необходимо иметь в виду не энергию и импульс сами по себе, а их одновременное изменение. Все необратимые, катастрофические процессы связаны с такими изменениями энергии и импульса микрообъекта, которые однозначно определяют массу покоя частицы. В тех случаях, где соотношение межу АЕ и Ар не соответствует массе покоя частиц, исчезает и локаль ное воздействие, характерное для частиц. В этом случае имеют место обратимые процессы. Электроны, нуклоны, атомы, молекулы образуют некоторую волновую картину, о которой судят косвенным образом на основании реальных интерференционных или дифракционных эффектов, после прохождения или соответственно отражения от упорядоченных структур (металлических фольг, кристаллов и т. д.); те же микрообъекты регистрируются в качестве частиц такими приборами, как камера Вильсона (пар), фотографическая пластинка (поликристаллическое вещество), газовый счетчик и т. д. В последнем случае эффект локализации имеет место потому, что происходят необратимые процессы на центрах локализации в самих регистрирующих приборах.

 

Однозначное соотношение между энергией и импульсом микрообъекта нарушается тогда, когда его кинетическая энергия переходит в потенциальную. А это имеет место во всех случаях, когда микрообъект взаимодействует с упорядоченными структурами или движется в силовых классических полях. Пытаясь спасти классическое представление о частицах, А. Ланде [4, стр. 307—313] попытался возродить отдельную гипотезу В. Дьюайна [5], выдвинутую последним в 1923 г. для объяснения особенностей поведения фотонов (или других частиц), связанного с такими эффектами, как селективное отражение от монокристаллов и пр. Согласно этой гипотезе, система, периодическая в определенном направлении с периодом /, может изменять свой импульс в этом направлении только в количествах, кратных

 

Y (аналогия с постулатами Н. Бора относительно

 

изменения механического момента ДM = nh). Если микрообъекты взаимодействуют с такой системой, то по закону сохранения импульса они обязаны иметь селективные направления своего движения после взаимодействия. На самом деле в содержании этой гипотезы приоткрывается завеса над сущностью корпускулярноволнового дуализма. В упорядоченных системах в результате их взаимодействия с микрообъектами распространяются реальные волны, сдвигающие слои кристалла друг относительно друга. Благодаря конечной скорости распространения этих волн нарушается однозначное соотношение между энергией и импульсом микрообъекта, которое определяет во всех других случаях его локализацию. Ко всем этим другим случаям относятся взаимодействия микрообъектов в системах с несвязанными или слабо связанными элементами, в которых могут происходить необратимые процессы под действием волнового материального возмущения. Примером необратимого процесса является ионизация атома.

 

По нашему мнению, в общем и целом «катастрофичность» прибора заключается не в том, что в вышеупомянутых случаях он подвержен необратимым воздействиям, а в том, что во всех случаях он «катастрофично» влияет на сам микрообъект, так что его взаимодействия с микрообъектом выделяют существенные характеристики последнего, формируют его корпускулярные свойства в случае необратимых (процессов.

 

Категория: Философия | Добавил: fantast (22.09.2019)
Просмотров: 24 | Рейтинг: 0.0/0