3. Корпускулярно-хвильовий дуалізм у квантовій механіці

На щастя, де Бройль і Шредннгер не змогли, мабуть, в той час ясно зрозуміти, що формалізми Гамільтона та Гамільтона-Якобі настільки загальні, що можуть вмістити майже будь-яку фізичну теорію від механіки до термодинаміки. Якби вони знали це, то, можливо, не

1 М. Bunge, American Journal of Physics, 1957, vol. 25, p. 211. * L. de Broglie, Mature et Lumiere, Gouthier-Viliars, Paris, 1937; см також; E, S ch г б d І nger, Annalen der Physik, 1926. vol. 79, S. 489. здивувалися б аналогії між оптичним принципом Ферма і механічним принципом Гамільтона та »отже, упустили б можливість створити хвильову механіку. Але якщо ми не заперечуємо проти менш наочною матричної механіки, то треба відмовитися від переконання в тому, що квантова механіка має справу з хвилями особливого виду (хвилями речовини). **

Своєрідність і незвідність квантової механіки стає ясною вже з того, що ця теорія може бути сформульована, не спираючись на евристику де Бройля і Шредннгера. Хоча до цих пір, коли мають справу з цієї приватної формулюванням квантової механіки («картина» Шредннгера), використовують такі вирази, як «хвильова функція», «хвильовий пакет», «довжина хвилі» та «хвильове рівняння», але все ж їх прагнуть розглядати лише як односторонні класичні аналогії. Сам зміст фрази: «Хвиля де Бройля асоціюється з деяким електроном» - показує, що ми більше не віримо в те, що електрони мають бути хвилями. Ми прагнемо думати про вектор стану як про деяке глобальному та основному властивості фізичної системи, а не як про речі або про специфічній властивості, подібному масі. Ми вже не переконані, що так звані елементарні частинки є простими корпускулами. Існує тенденція представляти їх як квантові сутності, що володіють як корпускулярними, так і хвильовими властивостями, які по черзі висуваються або виступають нз темряви за різних обставин.

Існують два аргументи на користь корпускулярно-хвильового дуалізму речовини. Один грунтується на безлічі експериментів, а інший - на безлічі формул. Експерименти, які мають справу з частками матерії і можуть бути притягнуті на користь дуалізму, розпадаються в свою чергу на два види. В одних на перший план висуваються корпускулярні властивості (наприклад, треки протонів на фотографічних пластинках), в інших домінуючими виявляються хвильові властивості (наприклад, розсіювання-електронів ре-гулярно розташуванням атомів). Але це навряд чи що-небудь доводить щодо природи розглянутих мікросистем, так як експериментальні установки є макрофізіческімі та наслідки експериментів описуються в класичних термінах частинок і хвиль. Все це тільки говорить про можливість використовувати класичні ідеї, коли мова йде про макрорівні. Але це ми знали з самого початку. (Докладніше див § 5.)

З іншого боку, звичайна, або Копенгагенська, інтерпретація квантової механіки права, підкреслюючи, що «хвильовий аспект» і «корпускулярний аспект» залежать від експериментальної установки. Так, будь електрон буде вести себе не однаково, проходячи через дифракційну решітку або ж перебуваючи в поле рентгенівського випромінювання. Одним словом, подобу квантона або частці (класичної сутності), або пульсації поля (класичної сутності) може контролюватися за допомогою експериментального пристрою, або ж, як помилково кажуть прихильники копенгагенської доктрини, воно залежить від спостерігача. Інакше кажучи, квантон, цей мінливий і багатоликий (proteic) об'єкт, під дією макросистеми (наприклад, який-небудь експериментально ^ установки) може прийняти форму або (псевдо) частинки, або (псевдо) хвилі залежно від взаємодії з макросистемою. (Зайве говорити, що остання є фізичної, а не психологічною системою. Більш того, вона не обов'язково повинна бути творінням людських рук, і в природі можна знайти дифракційну решітку і інші фільтри.

Копенгагенська школа права також у твердженні, що індивідуальний квантон не має сам по собі ні корпускулярного, ні хвильового аспекту, а складова система квантон - макросистема («система - спостерігач» у звичайній, що вводить в оману термінології) може набувати будь-який з цих аспектів і в будь-якого ступеня залежно від природи макросистеми (від «рішення спостерігача» в антропоцентриського інтерпретації цієї школи). Тому, якщо наполягають на використанні класичних образів, то необхідно покінчити з дуалізмом і запереченням самостійного існування квантона. Одним словом, дуалізм і суб'єктивізм - це не тільки філософські догми, при-сущі копенгагенської школі. Вони є також наслідками класицизму - методу мислення за аналогією.

На щастя, існують вимірювання, такі, як спектроскопічні, які пов'язані не з квантоном, над яким домінує макросистема, а відносяться * кван * тонам у вільному просторі. Результати цих вимірювань з достатнім наближенням підтверджують квантову механіку і квантову електродинаміку. Оскільки останні можуть бути сфЬрмуліровани без використання понять частки і хвилі, позбавляючи нас від аналогій, то ці емпіричні результати наводять на думку про те, що «корпускулярний аспект * н« хвильовий аспект »залежать від приладу (а не від спостерігача і не є суб'єктивними) і тому не можуть вказати на те, чим є насправді вільний квантон. Іншими словами, наскільки б парадоксальним це не могло здатися, один тільки експеримент не в змозі ні довести, ні спростувати двоїстої природи квантонов, зокрема, якщо його результати описуються на класичному мовою. Для того щоб стверджувати, чи підтримують квантові теорії дуалізм чи ні, ми повинні проаналізувати самі ці теорії. Якщо вони дійсно є дуалістичними і, крім того, вірними, то треба підтримати дуалізм, в іншому випадку його слід відкинути.

Інформація, релевантна " 3. Корпускулярно-хвильовий дуалізм у квантовій механіці "

1. 2. Корпускулярно-хвильовий дуалізм в оптиці
   корпускулярно-хвильового дуалізму до несуперечливої сукупності ідей. Широко поширена думка, що квантова електродинаміка це завдання успішно виконала, оскільки вона приписує фотону 1 М. Bunge, Foundations of Physics, New York, 1967, и з і 46 І як імпульс, так і момент імпульсу (або, скоріше, квантові аналоги таких). Звичайно, це не свідчить про те, що квантова
   
2. Аналогія і додатковість
   корпускулярном мовою) відповідально за багато концептуальні (Не обчислювальні і не емпіричні) труднощі квантової теорії. Це буде далі
   
3. 5. Зліт і падіння додатковості
   корпускулярним, так і хвильовим аспектами. Це і є теза про загальне дуалізм; він є мегафізіческой гіпотезою, так як стосується фундаментальної природи всього сущого. Коли була побудована квантова механіка, співвідношення розкиду («неточності») Гейзенберга були інтерпретовані з точки зору дуалізму і як безпосередня ілюстрація до нього. Принцип додатковості Бора, який, подібно
   
4. 3. Ясна видимість
   корпускулярних, або в хвильових термінах і (Ь) тим фактом, що всі звичайні міркування можуть бути проведені в рамках нашої версії квантової механіки без використання понять частки і хвилі. Зокрема, вектор стани не інтерпретується як вектор, що описує напруженість деякого поля. Він також не інтерпретується і як якесь поле знання. Це майже такий же джерело фізичних властивостей,
   
5. 32. Ізоморфізм і гомоморфізм
   хвильової механіки (або шредінгеровской «картини» квантової механіки) і матричної механіки (або гейзенбергівських «картини» квантової механіки). Однак існуючий доказ ізоморфйзма аж ніяк не є строгим, оскільки для цього з самого початку потрібно представити розглянуті теорії в аксіоматичної формі, а потім ввести ad hoc якесь визначення ізоморфізму теорій. Але жодне
   
6. 1. Двосічна аналогія
   корпускулярної і хвильової аналогіями). Вони вже давним-давно досягли меж свого застосування. Безсумнівно, що цілком природні спроби черпати натхнення в класичній фнзіке спочатку були виправдані хоча б тим, що електрони і фотони іноді поводяться як частки, а іноді як поля. І ніщо, крім аналогії, не могло допомогти надати якої б то не було фізичний зміст хвильової і матричної
   
7. 6Х Копенгагенська точка зору
   квантова механіка є не більш вичерпної теорією, аніж класична механіка (під якою мається на увазі механіка матеріальної точки). Це думка обгрунтовується тим, що у квантовій механіці нібито не має сенсу говорити про будь микросистеме, скажімо, про деяке атомі, як про речі самої по собі. Згідно Бору і його послідовникам 1, слід завжди говорити лише про єдине, цілісному
   
8. Квантова механіка в пошуках свого референта
   квантової механіки, з якими ми зустрічаємося, наприклад, в класичних трактатах фон Неймана 1 і Дірака2, а також у стандартних підручниках Бома3, Ландау і Ліфшіца4, відповідають духу і букві раннього логічного позитивізму, модного серед учених в період між двома війнами Б. Поширені формулювання квантової механіки засновані на застарілій філософії, якої навряд чи хто зараз
   
9. 3. Ньютоновская відносність і оптичні явища
   корпускулярної теорією світла ». Згідно другої теорії все світове простір наповнений тонкою пружною середовищем, ефіром, який також слідував законам ньютонівської механіки. Відповідно до цієї теорії, світло складається в поширенні хвиль в цьому середовищі. Згідно нової теорії, світло повинне поширюватися з більшою швидкістю у воді, ніж у повітрі (за більшої взаємного тяжіння до більш
   
10. 1. Блукання в тумані
    квантова механіка являє собою математичний формалізм з певною інтерпретацією. Звичайна інтерпретація квантової механіки, відома під назвою 'Копенгагенської доктрини, була розроблена декільком ми титанами, які створили цю теорію: Бором, Гейза-бергом, Борном, Дираком, Паулі і фон Нейманом. Ця доктрина, або, швидше, сімейство доктрин, добре відома фізикам. Більшість з
    
11. ПРИМІТКИ І КОММЕНТАРІІ4
    хвильову механіку. Харків-Київ, Госнаучтех-издат України, 1934; Л. де Бройль . Революція у фізиці. М.: Атомиздат, 1965. 3. Бор, Крамер і Слетер в 1924 р. сформулювали гіпотезу про те, що при процесах, що відбуваються на атомному та субатомному рівнях структури матерії, принципи збереження енергії та імпульсу виконуються лише статистично. Див про цю гіпотезу: Г. А. К р а м е р с, X. Г о л
    
12. 3. Другий «вирішальний експеримент»
    нової теорії і хвильової теорії світла; Філіп Ленард, який його осуще ствіл, не надавав такого значення своєму експерименту »яке надавав йому Араго. І дійсно експеримент Ленарда не признавався вирішальним до 1905 року, коли Ейнштейн звернув на нього увагу фізиків. Ми, однак, будемо розглядати цей експеримент так, як якби він був задуманий у вигляді вирішального експерименту,
    
13. 5. Висновок
    квантової механіки, але і в багатьох справді об'єктних твердженнях загальноприйнятою версією теорії . У результаті її референти стають - перефразовуючи звинувачення Берклі на адресу сумнівних нескінченно ма # их Ньютона - примарами, відірваними від фізичних сутностей. Часто із завидною упевненістю стверджують, що союз квантової механіки з суб'єктивізмом і, зокрема, з позитивізмом нерасторжім. Подібне
    
14. 6. До точної інтерпретації квантової теорії
    хвильової функцією і малюємо образи хвильових фронтів тільки для того, щоб вказати, що «хвиля» є комплексна функція і вона потрібна нам для того , щоб мати відомості про найбільш ймовірний знаходженні частки. Ми знаходимо інтуїтивно прийнятним називати рівняння Шредннгера хвильовим рівнянням, однак вважаємо за необхідне додати, що воно визначає поширення ф в заходів ном просторі. Ми
    
15. 4. Відновлення об'єктивності
    хвильової функції »поглядом Спостерігача, ставить це явище поза принципу закономірності, який є основною онтологічною передумовою наукового дослідження Квантова теорія вимірювань повинна бути?" побудована як застосування елементарної квантової механіки до окремого випадку взаємозв'язку квантона з інструментом, що знаходяться в нестабільному стані і здатним посилити потрібні нам мікрофакти.
    
16. 2. Вирішальний експеримент, який спростовує корпускулярну теорію світла
      корпускулярної гіпотезою в часи Ньютона існувала інша гіпотеза, за допомогою якої виводилися закон заломлення та інші оптичні закони з припущення, що світло є поширенням максимумів щільності, або згущувань в пружною середовищі, що заповнює весь світовий простір. Якщо в такому середовищі в одній точці Р створюється максимум щільності, то цей максимум буде поширюватися з
    
17. 3J>. Стійкість, обмеження і нолие конструкти
      квантових її продовженнях. (Як ми бачили в § 2.4, квантова механіка не може розглядатися як продовження класичної механіки.) (B) Розширення: при переході від однієї теорії до іншої конструкт розширюється. Якщо це функція, то вона епределяется на більшій області або їй приписується 5олее широке безліч значень. Якщо це твердження, то збільшується клас його припущених
    
18. 2J. Вектор стану
      хвильової функції if являє собою амплітуду. ймовірності (тобто квадрат його модуля є щільність ймовірності). Крім того, ця «статистична» за Максом Борну (а фактично імовірнісна, або стохастична) інтерпретація функції ф може бути доведена на підставі певної множини постулатів. З цієї причини вона не є інтерпретацією ad hoc. Отже, її можна уникнути,