Принцип неопределённости принцип дополнительности

Биология » Концепции современного естествознания » Принцип неопределённости принцип дополнительности

Принцип дополнительности

К началу 1927 г. Бор окончательно осознал, что физике не избавиться ни от дискретности квантовых скачков, ни от непрерывной волновой природы электрона. Ответ на вопрос – что есть электрон – волна или частица был следующим – и не волна, и не частица. Проблема переместилась из физики в теорию познания: проблема корпускулярно-волнового дуализма есть проблема неадекватности нашего языка.

Система пространственных образов, которая характерна для человеческого мышления, ограничена. Например, такие понятия, как частица, импульс, траектория – это понятия того большого мира, в котором мы живём. В микромире же есть свои сущности, которые связаны с понятиями частицы, импульса, траектории только принципом соответствия – если объект наблюдения делать всё более и более крупным, он всё более и более будет становиться частицей.

Электрон – не шарик, не кубик, не волна, это нечто такое, чему принципиально невозможно придать зрительную форму.

Поскольку модели электрона, адекватной нашему языку зрительных образов, нет, мы должны использовать набор образов-протезов, каждый из которых, будучи неполным, в чём-то дополняет другой неполный и все вместе они делают картину более целостной. Хотя зрительные образы электрона-волны и электрона-частицы являются взаимоисключающими, математические модели, вызывающие в нашем сознании эти образы, не вступают в логическое противоречие друг с другом.

Принцип дополнительности – философская концепция, допускающая необходимость использования разных теоретических моделей для описания одного реального объекта. Изначально он выдвигался для смягчения противоречий корпускулярно-волнового дуализма, но это их разрешение оказалось временной конструкцией и было замещено в дальнейшем вероятностной интерпретацией уравнения Шрёдингера.

Бор считал принцип дополнительности очень важным и пытался внедрить его в другие естественные науки, в первую очередь в биологию – без особого успеха. Буквальное истолкование принципа дополнительности, по-видимому, мало плодотворно, однако сама проблема неадекватности языка науки познаваемому объекту, безусловно, чрезвычайно важна, просто решения её не бывают настолько “лобовыми”, прямолинейными, как это представлялось Бору. Принцип неопределённости Одновременно с появлением принципа дополнительности Гейзенберг выдвинул принцип неопределенности: Δх · Δp ≥ h. Δх – погрешность в определении координаты частицы, Δp – погрешность в определении импульса h – постоянная Планка. Невозможно одновременно определить импульс и координаты частицы. Чем точнее удаётся выяснить координаты электрона, тем более неопределённым оказывается импульс и наоборот. Впоследствии были найдены другие неравенства неопределённости, величины, получившие название сопряжённых. Самое важное из них - ΔЕ · Δ t ≥ h, погрешность в определении энергии, умноженная на погрешность в определении времени больше постоянной Планка. Философское значение этой маленькой формулы осмысливается до сих пор. Первоначально дело обстояло так: допустим, нам нужно измерить импульс электрона – массу, умноженную на скорость. Масса известна, требуется определить скорость – засечь время электрона на старте, время на финише и путь разделить на разницу во времени. Как увидеть старт электрона? Световая волна слишком длинная для того, чтобы реагировать на электрон. Не беда, есть волны короче электрона – гамма-излучение. Однако чем короче волна, тем больше энергия электромагнитного кванта: E=hν = hc/λ. Гамма-квант, попав в электрон, просто сшибёт его со старта и не даст измерить импульс. Вывод первый – наши приборы никогда не позволят производить точные наблюдения над частицами. Подразумевается, что сами-то импульс и координата есть, да только нам они не будут известны, поскольку приборы вносят искажения в эксперимент. Однако действительно ли электрон имеет эти характеристики “для внутреннего пользования”? Может быть прав Бор, импульс и координаты – это атрибуты объектов макромира, а электрон имеет иные характеристики, адекватно отразить которые в рамках языка макромира просто невозможно? Может быть сопряжённые величины – ипостаси некоего единства, которое можно понять только в дополнительности? В современной физике неопределённость рассматривают именно как свойство материи, а не следствие несовершенства способов наблюдения. Принцип неопределённости можно получить не только анализируя мысленные эксперименты над “освещённым электроном”, но и непосредственно из уравнения Шрёдингера, не вводя наблюдателя. Вероятностная трактовка уравнения Шрёдингера, сделанная Борном, убирает наблюдателя и его несовершенные приборы и делает неопределённость деталью более общей картины мира.


Другое по теме:

Электромагнитное поле и электромагнитные волны
С открытием М.Фарадея в науку вошло представление об электромагнитном поле как о материальной среде, как о непрерывной материи, заполняющей пространство. Поле является материальной субстанцией. Электромагнитная картина мира утвердилась бл ...

Положение человека в системе животного мира
В эмбриональном развитии человека есть черты, характерные для всех представителей типа Хордовые: это хорда, нервная трубка на спинной стороне зародыша, жаберные щели в глотке. Развитие позвоночного столба, наличие двух пар конечностей, ме ...

Корень — вегетативный орган. Корневые системы
Корень — осевой подземный орган, радиально симметричный, нарастающий в длину благодаря делению и последующему росту клеток в области верхушечной образовательной ткани. Функции корня. Корень укрепляет растение в почве, поглощает из нее ...