Принцип неопределенности

В классической механике всякая частица движется по определенной траектории, так, что в любой момент времени точно фиксирована ее координата и импульс. Микрочастицы из-за наличия у них волновых свойств существенно отличаются от классических частиц. Одно из основных различий заключается в том, что нельзя говорить о движении микрочастицы по определенной траектории, т.е. об одновременном задании ее координаты и импульса, значения которых определяют траекторию. Движение по определенной траектории несовместимо с волновыми свойствами, что становится совершенно очевидным, если проанализировать существо опытов по дифракции.

Степень точности, с которой к частице может быть применено представление об определенном положении ее в пространстве, дается соотношением неопределенностей, установленным немецким физиком В. Гейзенбергом. Согласно этому соотношению частица не может иметь одновременно вполне точные значения координаты xи соответствующего этой координате импульсаp, причем неопределенности в значениях этих величин удовлетворяют условию:

x·p  h.

Микрочастица с определенным импульсом имеет полностью неопределенную координату. И наоборот, если микрочастица находится в состоянии с точным значением координаты, то ее импульс является полностью неопределенным. Чем точнее определена одна из величин xилиp , тем больше становится неопределенность другой.

Соотношение неопределенностей, отражая специфику микрочастиц, позволяет оценить, в какой времени можно применять понятия классической механики к микрочастицам, в частности, с какой степенью точности можно говорить о траекториях микрочастиц.

Невозможность одновременно точно определить координату, и соответствующую ей составляющую импульса, не связана с несовершенством методов измерения или измерительных приборов. Это следствие специфики микрообъектов, отражающей особенности их объективных свойств, их двойственной корпускулярно-волновой природы.

Соотношение неопределенностей неоднократно являлось предметом философских дискуссий, приводивших некоторых философов к его идеалистическому истолкованию. Невозможность одновременного определения координаты и импульса использовалась для установления границ познаваемости мира. На самом деле соотношение неопределенностей не ставит какого-либо предела познанию микромира, а только указывает, насколько применимы к нему понятия классической механики.

Так, В. Гейзенберг выдвинул принцип “неконтролируемого взаимодействия” частицы с прибором. Неопределенность в значении импульса и координаты, якобы, обусловлена тем, что взаимодействие частицы и прибора может быть

познано лишь до некоторого предела, за которым принципиально невозможно познать объективные процессы микромира. Борьбу против индетерминизма в квантовой физике, против отрицания объективных причинных, закономерных связей в микромире вели П. Ланжевен, М. Лауэ, Л. де Бройль, М. Планк, А. Эйнштейн, советские физики С.И. Вавилов, В.А. Фок, Д.И. Блохинцев и другие. Они показывают, что соотношение неопределенностей свидетельствует лишь об ограниченной возможности применения понятий классической механики при описании “расплывшихся”, одновременно дискретных и волновых объектов, какими являются электроны и другие микрочастицы. Как видим, следует различать собственные положения квантовой физики и естествознания вообще (в данном случае соотношение неопределенностей) и их философско-мировоззренческие трактовки, которые могут сильно отличаться друг от друга. И только в результате тщательного анализа можно установить, какая из этих трактовок в наибольшей мере соответствует самому естествознанию, самой объективной природе.