5.7. Волны вероятности. Уравнение Шредингера. Принцип причинности в квантовой механике

В настоящей книге не приводится аппарат квантовой механики, ибо он потребовал бы серьезного, содержатель­ного знания математики. Тем не менее аппарат этот суще­ствует и очень надежно работает. Можно сказать, что прак­тически одновременно были созданы две эквивалентные математические теории, позволяющие описывать поведение объектов в микромире, — квантовая механика В. Гейзен-берга и волновая механика Э. Шредингера. Шредингер, проникшись идеей де Бройля о волнах материи, создал свою теорию, в которой дискретные стационарные состоя­ния уподоблялись стоячим волнам какой-либо системы. В аппарат квантовой теории прочно вошло в качестве ее основного уравнения — уравнение Шредингера относитель­но волновой функции. Сам Шредингер интерпретиро­вал-функцию как реальный волновой процесс в про­странстве и во времени, который, в конечном счете, должен приводить к отрицанию дискретных состояний и кванто­вых скачков. Однако копенгагенская школа физиков по­казала неадекватность подобных представлений, и волно­вая функциястала интерпретироваться как волна ве­роятности, а квадрат ее модуля — как мера вероятности обладания микрообъектом определенной координаты или в другой, дополнительной к первой, физической ситуации — определенного импульса. Итак, волновая функция, по­лучившая свое название в связи с надеждой, что она опи­сывает реальные волновые процессы, получила статус волны вероятности, чем еще раз подчеркивается статистический,

213

вероятностный характер поведения микрообъектов. Каза­лось бы, что о причинно-следственном описании движения объектов следует забыть. Однако это не так. Уравнение Шредингера описывает эволюцию-функции с течениемвремени, является детерминированным и обратимым. Де­терминированность и обратимость уравнения Шредингера определяют ситуацию в квантовой механике, аналогичную ситуации в классической механике, однако квантовая ме­ханика обладает важным отличием, состоящим в том, что в квантовой теории предсказуемы только вероятности, а не отдельные события. Для того чтобы лучше разобраться в этом, следует выяснить, что означает понятие состояния в физике.