К парадоксам микромира

В 1924г. французский физик Л.Бройль выдвинул предположение, что все частицы имеют наряду с корпускулярной волновую природу. (В 1929г. он получил за свою работу нобелевскую премию.) Это означает, что каждая частица есть сложный процесс, размытый во времени и пространстве, который в принципе нельзя точно и однозначно измерить.

Объекты макромира тоже занимают заметный кусок пространства и имеют нечеткие границы. Однако человеческий опыт порождает иллюзию неизменности некоторых предметов. Мы не замечаем процессов в лежащем камне, они могут быть незаметны даже на протяжении миллионов лет, и камень кажется нам неизменным. Но он тоже процесс.

Возможно, с позиций наблюдателя из микромира процессы этого мира показались бы такими же неспешными, как нам движение звезд и планет. Но движение господствует всюду.

Предположение Л.Бройля подтверждено многочисленными экспериментами, и сейчас было бы слишком смело надеяться, что его можно опровергнуть. Собственно, аналогичная волна споров о двойственной природе света к тому времени уже давно улеглась, поэтому решение Л.Бройля имело убедительный прецедент, и оспорить его весьма непросто.

Сколь бы ни казались странными парадоксы распространения света, они налицо. Например, на границе воздуха и стекла (или прозрачной жидкости) свет преломляется. Какая сила заставляет его сменить направление? Это столь же странно, как если бы спица, которой мы пытаемся проткнуть подушку, вдруг изогнулась без заметных усилий с нашей стороны.

Странным выглядит и направление, куда отклоняется свет. Ядро, вошедшее под углом в песок, отклонилось бы в противоположную сторону. А стекло как бы раскрывает свои объятия и тянет свет в свою глубину. Однако и эта "тяга" парадоксальна тем, что скорость света в стекле (и вообще в более плотной среде) меньше, так что наряду с "тягой" налицо и отторжение.

Таким образом, вступая в спор с Л.Бройлем, пришлось бы напороться на весьма жесткие факты. Наоборот, принятие гипотезы выливается в огромную и подтвержденную практикой теорию: квантовую механику. Хотя она не обходится без понятия вероятности и элементов статистики, все же квантовая механика по точности принципиально отличается, скажем, от общественных наук. Там, где эта механика выдает числа (а это отнюдь не редкость, а скорее правило), то эти числа отличаются исключительной точностью, и расхождений с экспериментом не наблюдается.

Поразительная точность квантовой механики говорит об отражении ею реальных процессов материального мира. Поэтому сложности интерпретации отдельных ее положений никак не отменяют самих положений. Все надежды на замену этой механики какой-то иной или сведение ее к классической тщетны. Наоборот, убедительно показано, что законы классической механики вытекают из квантовых как их предельный случай.

Парадоксы микромира - это отнюдь не временное явление в ищущей науке. Наоборот, казалось бы, странные эффекты микромира есть основа этого мира, их надо изучать, их можно интерпретировать, но отменить их нельзя.

Необходимо отметить, что при всем успехе здание квантовой механики далеко от завершения и вызывает уйму споров среди теоретиков. По многим вопросам разброс мнений велик. В 1952 г. американский физик-теоретик Д.Бом создал глубоко проработанную альтернативную квантовую теорию, не получившую однако заметного признания. Есть немало версий у разных авторов по более частным вопросам.

В другой статье я обращал внимание на абстрактность точки. При движении в глубь материи мы неизбежно будем сталкиваться с явлениями, подчеркивающими условность этого понятия. Примерно также мы идеализируем своего любимого, но после свадьбы проявляются особенности, не вяжущиеся с прежним идеалом. Так же складно выглядел из XIX века коммунизм, когда он был в теории. Но практические шаги к идеалу разочаровали многих, идеал как-то стал отдаляться и тускнеть.

Поэтому парадоксы микромира в философском плане можно считать закономерными. Чем ближе мы будем стараться подойти к абстрактной точке, тем больше препятствий и сюрпризов нас поджидает. Абстрактный идеал окажется за новым горизонтом и еще более недостижимым.

Важнейшим в квантовой механике является уравнение Шредингера (1926г., нобелевская премия в 1933г.), которое собственно и описывает материальную частицу как процесс. В нем блестяще сочетается вся неопределенность в нахождении частицы с тем, каковы могут быть внешние проявления частицы. Неопределенность тут не от бедности, не от недоразвитости науки, а происходит по существу от сути явления. Так, уже не подлежит заметному сомнению, что электрон в атоме - это на самом деле электронное облако. Хотя планетарную модель атома вроде официально не отменили, но орбиты в атоме более обтекаемо называются уровнями, поскольку нет сходства с орбитами планет и, уж конечно, там нет места законам Кеплера.

По одной версии уравнение Шредингера вывести нельзя. Да и сам австрийский физик-теоретик Э.Шредингер (1887-1961) утверждал, что просто догадался о нем. Однако можно найти в литературе и немало выводов этого уравнения. Наверное, истина посередине, поскольку нет абсолютно надежных методов для вывода. Но любое утверждение можно более или менее убедительно обосновать. Аналогично, из сложности живой природы верующие выводят существование Бога, но атеисты считают этот вывод некорректным.

Нелишне заметить, что уравнение Шредингера как две капли воды похоже на волновое уравнение из математической физики, капитально разработанной еще в XIX веке. Но и со времен И.Ньютона колебания струны, описываемые волновым уравнением, уже были классикой. Так что догадливость Шредингера иногда вызывает сомнения. Но, может быть, самым трудным является заметить самое очевидное? Почему-то только Д.И.Менделеев догадался выписать химические элементы в порядке возрастания их атомных весов, хотя сегодня это кажется столь простым, что справился бы каждый школьник.

Вряд ли здесь стоит останавливаться на интерпретациях уравнения Шредингера, поскольку их уже немало, и дело явно этим не кончится. В философском плане важно подчеркнуть, что в глубинах материи отнюдь не все наизнанку. И там правит бал классическое волновое уравнение.

В физике есть уйма случаев, когда одним и тем же уравнением описываются совершенно не похожие на первый взгляд процессы. Например, атмосферное давление в зависимости от высоты описывается экспонентой.А если приподнять за один край лежащую слегка натянутую нить, то и здесь в самом наглядном виде покажется та же экспонента.

"Проникновение" волнового уравнения в микромир, конечно, еще не объясняет весь этот мир. Но оно отражает единство мира и тем самым косвенно подтверждает надежность квантовой механики. Н.В.Невесенко
Нажми «Нравится» и читай нас в Facebook!

По теме К парадоксам микромира

Звуки микромира

Ученые разработали технологию, позволяющую слушать звуки микромира. В основе...
Журнал

Парадоксы йоги

Проблемы, возникающие в умах большинства жителей Европы, Африки и двух Америк...
Религия

Парадокс милосердия

Ради чего христиане творят добро Есть истины, которые люди принимают без всяких...
Религия

Парадоксы психики

Численность населения России сокращается быстрее, чем в любой другой стране, за...
Психология

Парадокс сознательного усилия

Каждому хотя бы несколько раз доводилось испытывать чувство, когда получается...
Психология

Духовный путь. Логические парадоксы

Иногда люди, изучающие восточную философию или находящиеся на пути сознательного...
Психология

Опубликовать сон

Гадать онлайн

Пройти тесты

Популярное

Я знаю или Я знаю, что я верю?
Труд Души - чем он обусловлен и как происходит