5.4. Принцип неопределенности Гейзенберга

Приведенный выше эксперимент ясно указывает на то, что точное знание координаты электрона означает полное незнание его импульса, и наоборот. Такая ситуация совер­шенно необъяснима с точки зрения классической физики. Немало усилий было приложено физиками для устранения возникшего противоречия с целью сохранения классичес­кого идеала описания движения физических объектов. Наиболее революционно настроенные ученые посчитали, что подобное неклассическое поведение объектов в микро­мире требует критического пересмотра самого понятия «ча­стицы», точно локализованной во времени и пространстве. Можно говорить лишь о вероятности того, где в данный момент времени находится частица, и это является неиз­бежным следствием введения в физическую теорию посто­янной Планка, представлений о квантовых скачках. Фи­зическая интерпретация «неклассического» поведения мик­рообъектов была впервые дана Вернером Гейзенбергом, указавшим на необходимость отказа от представлений об объектах микромира как об объектах, движущихся по стро­го определенным траекториям, для которых однозначно с полной определенностью могут быть одновременно указа­ны и координата и импульс частицы в любой заданный момент времени. Надо принять в качестве закона, описы­вающего движение микрообъектов, тот факт, что знание точной координаты частицы приводит к полной неопреде­ленности ее импульса, и наоборот, точное знание импуль­са частицы — к полной неопределенности ее координаты. Исходя из созданного им математического аппарата кван­товой механики, Гейзенберг установил предельную точность, с которой можно одновременно определить координату и импульс микрочастицы, и получил следующее соотношение неопределенностей этих значений:

где— неопределенность в значении координаты; — неопределенность в значении импульса. Произве­дение неопределенности в значении координаты и неопре­деленности в значении импульса не меньше, чем величи­на порядка постоянной Планка h.

Чем точнее определена одна величина, скажем, X тем больше становится неопределенность дру-

208

той:Если же точно определен импульс частицы Р

то неопределенность координаты стремится к бесконечности

Итак, соотношение неопределенности накладывает оп­ределенные ограничения на возможность описания движе­ния частицы по некоторой траектории; понятие траекто­рии для микрообъектов теряет смысл.