|
Противоречия между свойствами атомных объектов и классической физикой Заслуга новой постановки задачи описания явлений атомного масштаба принадлежит прежде всего великому датскому ученому Нильсу Бору; точка зрения, проводимая в настоящей статье, представляет результат критической разработки, развития и уточнения идей Бора. Чтобы убедиться в необходимости новой постановки задачи, сопоставим явление диффракции электронов, в котором проявляются их волновые свойства, с давно известным фактом атомизма электрического заряда.
Пучок электронов определенной энергии, прошедший сквозь кристалл и падающий на фотопластинку, дает диффракционную картину, которую нельзя объяснить иначе как на основе волновых представлений: картина эта соответствует наложению волн, рассеянных каждым атомом кристалла. При этом диффракционная картина не зависит от интенсивности пучка; та же картина получается в предельном случае весьма слабых пучков, когда можно считать, что электроны падают на кристалл поодиночке. Таким образом, волновые свойства нужно приписать каждому электрону в отдельности, а не только совокупности электронов. Вместе с тем каждый электрон, попадая «а фотопластинку, дает почернение только в одном месте (в одном зерне светочувствительного слоя), и лишь совокупность почерневших зерен дает распределение интенсивности прошедшего пучка (электронограмму). В настоящее время электронограммы широко используются при исследовании вещества. Итак, электрон ведет себя в одних условиях (при прохождении сквозь кристалл) как протяженная волна, а в других условиях (при попадании на зерно фотослоя) как строго локализованная частица. На основе классических представлений такого различия в поведении электрона в разных условиях объяснить нельзя. Рассмотрим другой пример. Атом водорода состоит, как известно, из тяжелого ядра (протона) с положительным зарядом и одного электрона. Такой системе из двух зарядов невозможно приписать, по классическим представлениям, такое состояние, которое обладало бы сферической симметрией. Между тем мы знаем, что в основном состоянии (а также в некоторых других) атом водорода обладает сферической симметрией; это подтверждается поведением атома водорода при столкновении с другими частицами. Этих простейших примеров уже достаточно, чтобы убедиться в том, что классическое описание неприменимо к микрообъектам, подобным электрону. Здесь необходимо уточнить, что мы разумеем под классическим описанием и какие именно его черты делают его неприменимым к атомным объектам. Абстракции, используемые классической физикой Классическое описание физического процесса или явления характеризуется рядом абстракций, прежде всего предполагаемой независимостью явления от условий наблюдения. Единственное обстоятельство, связанное с условиями наблюдения и учитывавшееся также и в классической физике, есть выбор системы отсчета: по отношению к двум движущимся друг относительно друга системам отсчета одно и то же явление будет иметь различный вид, и это всегда учитывалось. Вопросу же о том, какими средствами производится наблюдение, принципиального значения не придавалось. Физический процесс рассматривался как нечто происходящее само по себе, а не как явление, конкретно познаваемое при помощи тех или иных средств наблюдения. Иначе говоря, явление рассматривалось не по отношению к прибору того или иного устройства, а, самое большее, по отношению к прибору, определенным образом движущемуся как целое (по отношению к определенной системе отсчета). Такого рода абстракция, принятая в классической физике, может быть названа абсолютизацией понятия физического процесса. Дальнейшей абстракцией является допускаемая в классической физике возможность неограниченно уточнять наблюдение и наблюдать разные стороны одного и того же процесса, не нарушая самого процесса. Эта абстракция тесно связана с предыдущей. В самом деле, если считать, что физический процесс не зависит от условий наблюдения, а имеет, в этом смысле, абсолютный характер, то естественно думать, что, варьируя условия наблюдения, можно проследить разные стороны одного и того же процесса. Комбинируя получаемые таким путем данные в единую картину (что признается возможным в классической физике), мы пришли бы к уточненному описанию физического процесса, к его детализации, которая может быть, в принципе, неограниченной. Ту же мысль о возможности неограниченной детализации физического процесса можно выразить другими словами. Можно сказать, что классическая физика допускала, в принципе, такую постановку опыта, в которой одновременно и сколь угодно детально были бы прослежены все стороны физического процесса. |