Принцип дополнительности Бора4
Следует отметить, что с точки зрения классической физики, из соотношения неопределенностей следует, что сущность микрочастиц является вещью принципиально непознаваемой (и это фактически ставит под сомнение теорию познания). Выход из этой затруднительной ситуации был найден Бором, который предложил свой знаменитый принцип дополнительности (имеющий кроме физического и общефилософское значение):
Сущность микро частиц в принципе непознаваема в рамках понятий классической физики, поскольку получение экспериментальной информации об одних физических величинах, описывающих микрообъект, неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах (дополнительных к первым). Природа микрочастиц такова, что существует возможность получения информации о ней либо только как о волне, либо как о частице. В совокупности эта информация, являясь взаимно дополнительной, дает полное описание свойств микрочастицы (т.е. это все, что мы о ней можем узнать).
Взаимно
дополнительными величинами (они дополняют
друг друга в том смысле, что их одновременное
задание дает полное описание с классической
точки зрения), кроме , , являются:
—кинетическая
и потенциальная энергия,
,
– напряженность электрического поля
и число фотонов. Впоследствии было
выяснено, что принцип дополнительности
связан с невозможностью существования
такого состояния квантово-механической
системы, в котором взаимно дополнительные
величины имели бы одновременно точно
определенные значения.
Замечание (о характере предсказаний): квантовая механика в большинстве случаев не может делать точных предсказаний, все предсказания носят вероятностный характер. Это означает, что в отличие от классической физики, при заданном начальном состоянии электрона процесс измерений может дать различные результаты (при прочих равных условиях).
Многообещающим направлением использования принципа дополнительности является квантовая криптография. Это метод обеспечивает намного более высокую надежность, нежели используемые сегодня методики защиты данных. Информация о ключе кодируется в одном единственном фотоне света, который затем должен быть передан получателю по волоконно-оптическому кабелю. Причем, согласно прнципу дополнительноси, невозможно измерить один параметр фотона, не исказив при этом другой. Иными словами, попытка перехвата ключа неминуемо спровоцирует нарушения в квантовой системе и приведет к искажению отправленной информации. Таким образом, факт проникновения в систему можно достаточно легко установить, а обменивающимся сторонам в этом случае придется только лишь повторить сеанс связи с другим ключом.
Впрочем, в настоящее время новая технология шифрования далека от совершенства. В частности, пока протяженность волоконно-оптических линий связи, использующих квантовую криптографию, не может превышать 120 км. В противном случае, прочитать ключ становится просто-напросто невозможно.
1Луи Де Бройль.(1892-1987). Франция. (нобелевская премия 1929 г. За открытие волновой природы электрона).
2К. Дж. Дэвиссон. (1881-1958). США. Дж. П. Томсон (1892-1975). Великобритания. (нобелевская премия 1937 г. За экспериментальное открытие дифракции электронов на кристаллах).
3 Вернер Карл Гейзенберг (1901-1976). Германия. (нобелевская премия 1932 г. За создание квантовой механики).
4 Нильс Хендрик Бор (1885-1962). Дания. (нобелевская премия 1922 г. За заслуги в изучении строения атомов и испускаемого ими излучения).