34. Корпускулярно-волновой дуализм в микромире и принцип дополнительности н. Бора.

Луи де Бройль: все микрочастицы демонстрируют как корпускулярные, так и волновые свойства, т. е. обладают свойствами вещества и свойствами поля. В частности, свет — это и корпускулы (фотоны), и электромагнитные волны. Можно сказать, что для атомного объекта существует потенциальная возможность проявлять себя, в зависимости от внешних условий, либо как волна, либо как частица, либо промежуточным образом. Именно в этой потенциальной возможности различных проявлений свойств, присущих микрообъекту, и состоит дуализм волна — частица.

Было доказано, что свет может вести себя и как частица, и как волна, т.е. обладает дуализмом. Одним из доказательств этого свойства света является интерференция. Интерференция света - это физическое явление, при котором два луча света накладываются друг на друга. При этом на экране возникает картина чередующихся темных и светлых полос. Интерференционную картину можно рассчитывать на основе как волновых свойств света, так и рассматривая свет как фотоны т.е. как частицы.

Квантово-волновой дуализм объективно присущ квантовым частицам. Принцип дополнительности — простая констатация этого факта. Согласно этому принципу, если мы измеряем свойства квантового объекта как частицы, мы видим, что он ведет себя как частица. Если же мы измеряем его волновые свойства, для нас он ведет себя как волна. Оба представления отнюдь не противоречат друг другу — они именно дополняют одно другое, что и отражено в названии принципа. То есть невозможно полностью описать свойства частиц, если не учитывать одновременно их корпускулярные и волновые свойства.

Объекты микромира описываются и как частицы, и как волны, и одно описание дополняет другое.

Имея в виду возможность широкого применения принципа дополнительности Бора, позволим себе сформулировать его в такой форме: достаточно полный и тонкий анализ явлений природы возможен лишь при совместном использовании взаимно противоположных понятий, которые при этом не исключают, а взаимно дополняют друг друга, создавая в совокупности целостное описание.

35. Принцип неопределенности в. Гейнзберга в микрмире и его значение.

Суть его заключается в следующем: если мы стремимся определить значение одной из сопряженных величин в квантово-механическом описании, например, координаты, то значение другой величины, а именно энергии, нельзя определить с такой же точностью. Иначе говоря, чем точнее определяется одна из сопряженных величин, тем менее точной оказывается другая величина. Это соотношение неточностей, или принцип неопределенности, выражается следующей формулой:

Δx х Δе > h

где Δx — неопределенность (погрешность измерения) пространственной координаты микрочастицы, Δе— неопределенность энергии частицы,, а h — постоянная Планка, названная так в честь немецкого физика Макса Планка, еще одного из основоположников квантовой механики.

Таким образом, принцип неопределенности постулирует:

Невозможно одновременно с точностью определить координаты и энергию квантовой частицы. Произведение их неточностей не должно превышать постоянную Планка.

На самом деле, принцип неопределенности связывает не только пространственные координаты и энергию, но и координаты и скорость, время и т. д.

На практике, конечно, неточности измерения бывают значительно больше, чем тот минимум, который предписывает принцип неопределенности, но речь идет о принципиальной стороне дела. Границы, которые устанавливаются этим принципом, не могут быть преодолены путем совершенствования средств измерения. Поэтому принцип неопределенности, по крайней мере в настоящее время, считается фундаментальным положением квантовой механики и неявно фигурирует в ней во всех рассуждениях. Теоретически не исключается возможность отклонения этого принципа и соответственно изменения связанных с ним законов квантовой механики, но в настоящее время он считается общепризнанным.

Из принципа неопределенности непосредственно следует, что вполне возможно осуществить эксперимент, с помощью которого можно с большой точностью определить положение микрочастицы, но в таком случае ее импульс будет определен неточно. Наоборот, если импульс будет определен с возможной степенью точности, тогда ее положение станет известным недостаточно точно.

Вернер Гейзенберг математически выразил принцип неопределенности. Оказалось, что не только координату, но и импульс частицы невозможно точно определить. Согласно этому принципу, чем точнее определяется местонахождение данной частицы, тем меньше точности в определении ее скорости и наоборот.

В обычном мире, измеряя положение и скорость тела в пространстве, мы на него практически не воздействуем. В мире квантовых явлений, однако, любое измерение воздействует на систему.