с точки зрения классической физики, результат был выражен в принципе неопределенности Гейзенберга и принципе дополнительности Бора.

3.4. Принцип дополнительности Бора

Анализируя соотношения неопределенностей, Бор выдвигает принцип дополнительности, согласно которому точная локализация микрообъекта в пространстве и времени и точное применение к нему динамических законов сохранения исключают друг друга. Бор показал, что из-за соотношения неопределенностей корпускулярная и волновая модели описания поведения кван-

товых объектов не входят в противоречие друг с другом, потому что никогда не предстают одновременно. В одном и том же эксперименте не представляется возможным одновременно проводить измерения координат и параметров, определяющих динамическое состояние системы, например импульса.

Если в одной экспериментальной ситуации проявляются корпускулярные свойства микрообъекта, то волновые свойства оказываются незаметными. В другой экспериментальной ситуации, наоборот, проявляются волновые свойства и не проявляются корпускулярные. То есть в зависимости от постановки эксперимента микрообъект показывает либо свою корпускулярную природу, либо волновую, но не обе сразу. Эти две природы микрообъекта взаимно исключают друг друга, и в то же время должны быть рассмотрены как дополняющие друг друга.

Если вернуться к рассмотренному нами опыту с двумя отверстиями, то, согласно Бору, мы имеем две различные экспериментальные ситуации: одну

— с одним открытым отверстием, когда точно известна координата электрона и поведение электрона соответствует поведению частицы; и вторую — с двумя открытыми отверстиями, в которой появляется интерференционная картина на экране, по которой мы определяем импульс и поведение электрона сопоставляем с волной.

Выделим суть принципа дополнительности Бора.

Вся информация о микрообъектах может быть получена с помощью только макроприборов, работающих в определенных диапазонах, позволяющих довести эту информацию, в конечном итоге, до органов чувств познающих субъектов. Макроприборы подчиняются законам классической физики и должны переводить информацию о явлениях в микромире на язык понятий классической физики. Следовательно, любое явление в микромире не может быть проанализировано как само по себе отдельно взятое, а обязательно должно включать в себя взаимодействие с классическим микроскопическим прибором. С помощью конкретного макроскопического прибора мы можем

86

исследовать либо корпускулярные свойства микрообъектов, либо волновые,

но не и те, и другие одновременно. Обе стороны предмета должны рассматриваться как дополнительные по отношению друг к другу.

3.5. Концепция целостности в квантовой физике. Парадокс Эйнштей- на-Подольского-Розена

Точка зрения Н. Бора, В. Гейзенберга и их сторонников не могла быть воспринята безоговорочно многими физиками, оставшимися верными идеалу строго детерминированного, причинно-следственного описания движения физических объектов. Так, А. Эйнштейн не мог примириться с соотношением неопределенности и старался придумать эксперименты, в которых эти соотношения уже не имели бы места».

Дискуссия между Бором и Эйнштейном длилась около десяти лет и сыграла очень важную роль в формировании основ квантовой теории. Именно этот спор привел к более глубокому пониманию концепции целостности. Свое содержательное развитие эта концепция получила благодаря работе трех авторов — А. Эйнштейна, Б. Подольского и Н. Розена, опубликованной в 1935 году. В этой работе формулируется парадокс, названный парадоксом Эйнштейна – Подольского - Розена (ЭПР-парадокс).

Суть его в следующем. Согласно соотношению неопределённостей, мы не можем измерить одновременно координату частицы и её импульс. Причина этого состоит в том, что производя измерение одной величины, мы вносим принципиально неустранимые возмущения в её движение и искажаем значение другой величины. Исходя из этого, можно предложить способ, которым соотношение неопределённостей можно обойти.

Допустим, две одинаковые частицы A и B образовались в результате распада третьей частицы C. Эти частицы расходятся на столь большие расстояния друг от друга, что физическое взаимодействие между ними исключается. В этом случае, по закону сохранения импульса, их суммарный импульс должен быть равен исходному импульсу третьей частицы, то есть, импульсы двух частиц должны быть связаны. Это даёт нам возможность измерить импульс одной частицы и по закону сохранения импульса рассчитать импульс второй, не внося в её движение никаких возмущений. Поэтому, измерив координату второй частицы, мы сумеем получить для этой частицы значения двух неизмеримых одновременно величин, что по законам квантовой механики невозможно. Таким образом получается, что соотношение неопреде-

87

лённостей не является абсолютным, а законы квантовой механики являются неполными и должны быть в будущем уточнены.

Однако это не так. Законы квантовой механики останутся абсолютными, так как оказывается, что две провзаимодействовавшие частицы остаются ка- ким-то образом связанными между собой. Тогда возмущение, вносимое измерением в состояние первой частицы, мгновенно возмущает и состояние второй, после чего искажается значение второй физической величины как у первой, так и у второй частицы. Связанные таким образом частицы называются в квантовой механике запутанными и описываются единой волновой функцией, на каком бы расстоянии они ни находились. Этот перенос состоя-

ния с одной частицы на другую, независимо от того, как далеко друг от друга они находятся, называют квантовой телепортацией.

Следует сказать, что в настоящее время ЭПР-парадокс надежно подкреплен экспериментами.

В квантовой механике концепция целостности отлична от механисти-

ческой концепции целого и части, ибо объект вне целого и внутри целого не один и тот же; отдельный объект рассматривается лишь в отношении к чемулибо, свои свойства он проявляет лишь по отношению к конкретной целостности, чем и определяется статистическая природа его поведения.

Мир предстает перед нами как единая целостная единица, несводимая к механическому разложению его на составные части. Таким образом, в квантовой механике сформировано представление о целостном, неразложимом характере мира, о не сведении его к отдельным элементам. Этот результат, имеющий глубокое мировоззренческое значение, является едва ли не самой удивительной страницей в истории физики.

88