Этот недостаток
знания также выражается с помощью функции вероятности.
В классической физике в процессе точного исследования ошибки наблюдения
также учитываются. В результате этого получают распределение вероятностей
для начальных значений координат и скоростей, и это имеет некоторое сходство
с функцией вероятности квантовой механики. Однако специфическая неточность,
обусловленная соотношением неопределенностей, в классической физике
отсутствует.
Если в квантовой теории из данных наблюдения определена функция
вероятности для начального момента, то можно рассчитать на основании законов
этой теории функцию вероятности для любого последующего момента времени.
Таким образом, заранее можно определить вероятность того, что величина при
измерении будет иметь определенное значение. Например, можно указать
вероятность, что в определенный последующий момент времени электрон будет
найден в определенной точке камеры Вильсона. Следует подчеркнуть, что
функция вероятности не описывает само течение событий во времени. Она
характеризует тенденцию события, возможность события или наше знание о
событии. Функция вероятности связывается с действительностью только при
выполнении одного существенного условия: для выявления определенного
свойства системы необходимо произвести новые наблюдения или измерения.
Только в этом случае функция вероятности позволяет рассчитать вероятный
результат нового измерения. При этом снова результат измерения дается в
понятиях классической физики. Поэтому теоретическое истолкование включает в
себя три различные стадии. Во-первых, исходная экспериментальная ситуация
переводится в функцию вероятности. Во-вторых, устанавливается изменение этой
функции с течением времени. В-третьих, делается новое измерение, а ожидаемый
результат его затем определяется из функции вероятности. Для первой стадии
необходимым условием является выполнимость соотношения неопределенностей.
Вторая стадия не может быть описана в понятиях классической физики; нельзя
указать, что происходит с системой между начальным измерением и
последующими. Только третья стадия позволяет перейти от возможного к
фактически осуществляющемуся.
Мы разъясним эти три ступени на простом мысленном эксперименте. Уже
отмечалось, что атом состоит из атомного ядра и электронов, которые
двигаются вокруг ядра. Также было установлено, что
понятие электронной орбиты в некотором смысле сомнительно. Однако
вопреки последнему утверждению можно сказать, что все же, по крайней мере в
принципе, можно наблюдать электрон на его орбите. Быть может, мы и увидели
бы движение электрона по орбите, если бы могли наблюдать атом в микроскоп с
большой разрешающей силой. Однако такую разрешающую силу нельзя получить в
микроскопе, применяющем обычный свет, поскольку для этой цели будет пригоден
только микроскоп, использующий г-лучи, с длиной волны меньшей размеров
атома. Такой микроскоп до сих пор не создан, но технические затруднения не
должны нас удерживать от обсуждения этого мысленного эксперимента. Можно ли
на первой стадии перевести результаты наблюдения в функцию вероятности? Это
возможно, если выполняется после опыта соотношение неопределенностей.
Положение электрона известно с точностью, обусловленной длиной волны
г-лучей. Предположим, что перед наблюдением электрон практически находится в
покое. В процессе наблюдения по меньшей мере один квант г-лучей обязательно
пройдет через микроскоп и в результате столкновения с электроном изменит
направление своего движения. Поэтому электрон также испытает воздействие
кванта. Это изменит его импульс и его скорость. Можно показать, что
неопределенность этого изменения такова, что справедливость соотношения
неопределенностей после удара гарантируется. Следовательно, первый шаг не
содержит никаких трудностей. В то же время легко можно показать, что нельзя
наблюдать движение электронов вокруг ядра. Вторая стадия -- количественный
расчет функции вероятности -- показывает, что волновой пакет движется не
вокруг ядра, а от ядра, так как уже первый световой квант выбивает электрон
из атома. Импульс г-кванта значительно больше первоначального импульса
электрона при условии, если длина волны г-лучей много меньше размеров атома.
Поэтому уже достаточно первого светового кванта, чтобы выбить электрон из
атома. Следовательно, нельзя никогда наблюдать более чем одну точку
траектории электрона; следовательно, утверждение, что нет никакой, в обычном
смысле, траектории электрона, не противоречит опыту. Следующее наблюдение --
третья стадия -- обнаруживает электрон, когда он вылетает из атома. Нельзя
наглядно описать, что происходит между двумя следующими друг за другом
наблюдениями. Конечно, можно было бы сказать, что электрон должен находиться
где-то между двумя наблюдениями и что, по-видимому, он описывает какое-то
подобие траектории, даже если невозможно эту траекторию установить. Такие
рассуждения имеют смысл с точки зрения классической физики. В квантовой
теории такие рассуждения представляют собой неоправданное злоупотребление
языком. В настоящее время мы можем оставить открытым вопрос о том, касается
ли это предложение формы высказывания об атомных процессах или самих
процессов, то есть касается ли это гносеологии или онтологии.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67