5.3. «Квантовые истины»

Итак, эксперименты Резерфорда могут быть объясне­ны иначе, чем это объяснял сам Резерфорд. И кажется, что отличие в объяснениях незначительно. И в том и в другом случае имеет место рассеяние, и в том и в дру­гом случае ядра двигаются в пространстве к ядру и от­клоняются от траектории движения на один и тот же угол в полном соответствии с предсказаниями теории (формула Резерфорда). И все же появилось первое не­понимание природы движения элементарных частиц в атоме, заключающееся в том, что -частицы движущиеся в атомах эфира и молекулах тел не отскакива­ют от ядра, а огибают его по орбите (как и электро­ны) и вылетают наружу почти под тем же углом, под которым влетали в пространство атома. Исходя из ошибочного объяснения движения элементарных час­тиц в пространстве все больше и больше особенностей механики элементарных частиц понималось в противо­речии с их физической сущностью. Немалую роль в этом процессе сыграло и постулирование отсутствия эфирного пространства, провозглашенного пустотой, и перенесение инерциального движения классической механики на движение элементарных частиц в микро- мире. Именно инерциальное движение электронов по орбите вокруг ядра без излучения энергии противоречило законам электродинамики. Именно оно «застави­ло» Бора, сохраняя планетарную модель Резерфорда, сделать второй ошибочный шаг и сформули-ровать знаменитые постулаты, которые повернули объясне- ние явлений микромира на путь вероятностного толкования, на путь, обусловивший в итоге резкое отличие формулируемых законов микромира от законов класси­ческой механики, что превратило микромир в хаос ве­роятностных взаимодействий. Так в науку начало входить множество необычных квантовых явлений, которые можно назвать «кванто­выми истинами». Истины эти для современных ученых непоколебимы и потому — вечны. Попробую показать, что для объяснения этих явлений нет необходимости в применении «квантовых законов», все они, намного проще и нагляднее, описываются законами классиче­ской механики. Приведу постулаты, введенные Н. Бо- ром в 1913 году, которые запрещали электрону излучение при движении по определенным орбитам в планетарной модели атома. Эти постулаты, являясь второй ошибкой в объяснении природы микромира, и открывают счет квантовым истинам. Вот как обосновывал Н. Бop необходимость в данных постулатах [92]: «.... мы приходим к выводу, что эти конфигурации со­ответствуют состояниям системы, в которой нет излучения энергии, а потому они будут стационарными, по­ка система не будет возмущена извне».

Позже в работе «О квантовой теории излучения и структуре атома» Н. Бор так обобщил свои предполо­жения [92]:

«А. Атомная система обладает состояниями, в ко­торых не происходит излучения, связанного с потерями энергии, даже если частицы движутся относительно друг друга и, согласно обычной электродинамике, излу­чение должно иметь место. Такие состояния называют­ся «стационарными» («разрешенными» — А.Ч.) состоя­ниями рассматриваемой системы.

2. Любое испускание или поглощение энергии будет

3. соответствовать переходу между двумя стационар­ными состояниями. Излучение при таком переходе об­ладает определенной частотой, которая определяется соотношением

hv = A — A'

где h – постоянная Планка; А, А' – значение энергии системы в двух стационарных состояниях.

2. Динамическое равновесие систем в стационарном состоянии

3. определяется законами обычной механики, в то время как для перехода из одного состояния в другое эти законы не справедливы (позже было показано, что «справедливы» квантовые законы. – А. Ч.).

4. Различные возможные состояния системы состоя­щей из

5. электрона, движущегося вокруг положительно заряженного ядра, определяются соотношением:

Т= l/2nh,

где Т – среднее значение кинетической энергии систе­мы,  – частота обращения электрона, n – целое чис­ло».

Вот та первоначальная система постулатов, кото­рая полностью противоречила классической механике, диалектике и даже логике взаимодействий, но оказа­лась приемлемой для научной общественности. Она была заложена в основание новой науки — квантовой механики и, в общем, сохранила свое значение до на­стоящего времени. В дальнейшем я постараюсь показать, что эти постулаты некорректны и не имеют отно­шения к описанию движения элементарных частиц в атоме. Здесь же отмечу что:

1. Стационарное состояние электрона в атоме

2. не­возможно, всякое движение электрона, как и любой макро или микрочастицы, в вещественном простран­стве есть движение с испусканием и поглощением энергии.

B. Испускание энергии при движении электрона происходит постоянно, но только отделение части элек­трона (излучение фотона), изменяющее его массу и за­ряд, влечет изменение частоты электрона и обусловливает переход его на другую орбиту.

С. Все динамические состояния системы атомов и электронов определяются законами классической меха­ники. Специальные, квантовые законы в природе от­сутствуют.

D. Электрон может находиться в атоме на орбите, определяемой его энергетическими возможностями. Движется он по классической траектории и квантовое число п, как и другие предполагаемые квантовые номе­ра, не определяют его орбиты и другие параметры, по­скольку, как и в планетарной системе, орбиты не нуме­руются.

К тому же, как выяснилось впоследствии, целочисленность квантовых номеров оказалась недостаточной для описания состояния электрона в атомах и пришлось вводить новое квантовое число l, определяющее «сплющенность» орбиты, «придающее» n-му номеру соответствующие дополнительные эллиптические ор­биты. Похоже на то, что квантовое число l как раз и за­теняет существование промежуточных (расположенных между целыми п) орбит.

Предположение о волновой природе электронов, вы­сказанное в 1924 году в гипотезе Де Бройля как предпо­ложение о том, что электроны наряду с корпускуляр­ными обладают и волновыми свойствами, соответ­ствовало природе всех тел. Из него следовал вывод о том, что электроны, как и все тела в природе, постоян­но пульсируют. Но такой вывод был слишком революционен и в то время сделан быть не мог, не хватало эм­пирического материала. В результате пришли к соломоновому решению — постулировать электронам, как и всем остальным элементарным частицам, двойствен­ность, обоснованную впоследствии теоретически прин­ципом дополнительности: с одной стороны, они явля­ются частицами не зависящими от волн, а с другой, волнами, не зависящими от частиц. Так в квантовую механику вошел кентавр, отсутствующий в природе — дуализм волна-частица, волница по Р. Фейнману [74]. И пришлось впоследствии тому же Де Бройлю почти оправдывать появление этого несуразного образования [94]:

«Хочешь не хочешь, — пишет он, — а для полного описания свойств излучения нужно было применять по­очередно картину то волн, то частиц. С другой стороны, соотношение Эйнштейна между частотой и энергией, введенное им на основе его теории фотонов, ясно пока­зывало, что этот дуализм излучения неразрывно связан с самим существованием квантов. Тогда возникает во­прос: не связан ли этот странный дуализм волн и час­тиц, примером которого так замечательно и несомненно явился свет, с глубокой и скрытой природой кванта действия? Не следует ли ожидать, что двойственность такого типа обнаруживается везде, где только появляет­ся постоянная Планка? Но тогда почти сам собой воз­никает вопрос: поскольку свойства электрона в стацио­нарном состоянии атома описываются с помощью кванта действия, не можем ли мы предположить, что и электрон так же двойствен, как свет?»

Напомню, что предположение о волновой природе света было выдвинуто еще Гюйгенсом и считалось до­казанным со времен Томаса Юнга и Огюста Френеля, но открытие Генрихом Герцем явления фотоэффекта, при котором кинетическая энергия, вырываемых светом из поверхности катодов электронов, не зависела от ин­тенсивности падающего света, а только от его частоты, и доказательство А. Эйнштейном прерывистой структу­ры света, поглощаемого отдельными порциями-квантами М. Планка, как бы свидетельствовали об одновременном наличии у фотонов света волновых и кор­пускулярных свойств, т.е. о дуализме свойств фотонов света. Постулирование дуализма свойств фотонов, а следом и электронов и остальных элементарных частиц, было положено в основу нарождающегося метода опи­сания природных явлений на микроуровне. И если в классической механике возможность исчезновения или возникновения «независимых» от тел свойств имела как бы случайный характер, то в квантовой механике эта случайность превращалась в закономерность, по которой частица мыслилась и «выступала» в одних взаимодействиях как частица, а в других как волна, и эти корпускулярно-волновые свойства оказывались не­зависимыми и от частицы и от пространства, в кото­ром она двигалась. И даже описание движения элемен­тарных частиц тоже как бы распалось на формализации корпускулярных и волновых уравнений квантовой ме­ханики, основой которых становилась постоянная Планка, и энергия Е излучалась телами не непрерывно, а строго определенными порциями:

Е = hv, (5.5)

где v  частота электромагнитного излучения.

Следует отметить, что порции электромагнитного из­лучения с энергией hv называют обычно квантами или фотонами, не имеющими массы покоя m = 0 (??  А.Ч.), и глав­ное свойство, которое им приписывается, есть свойство двигаться в пространстве, при отсутствии внешних сил, прямолинейно и равномерно с абсолютной скоро­стью, равной скорости света. То есть по закону инер­ции. А потому, например, отражение фотонов от зерка­ла с углом падения, равным углу отражения, прои­сходит в квантовой механике чисто механическим образом, так же как и резинового мячика от ровной по­верхности.

Если квант действительно отражается от зеркала как мяч от стенки, то, как отмечается М. Канаревым в [33], должна существовать фаза перехода от абсолютной скорости до нулевой (в которой фотон находиться не может по определению) и возвращение от нуля к абсо­лютной, и этот отскок, связанный с гигантским возрастанием массы движения, не должна выдерживать ни одна «неделимая» частица. Однако согласно квантовой механике в этот момент масса фотона наоборот должна оказаться равной нулю, и он обязан исчезнуть. Но он не исчезает. Почему? И каков механизм данного перехода? Да и может ли фотон, пронизывающий молекулы ве­ществ, отскакивать от неровной поверхности тел?

Ответа на такие простые вопросы ни в рамках кванто­вой механики, ни в рамках релятивистской не находит­ся. Эти вопросы обходятся молчанием. Но молчание в данном случае не признак ясности, а признание непо­нимания сути явления. И это непонимание — следствие принятия инерционной формы движения фотонов.

Если же фотоны, как и все частицы, двигаются не по инерции, а посредством взаимодействия с окружающим атомно-молекулярным пространством, то, влетая из мо­лекул менее плотного пространства в молекулы более плотного, фотоны деформируются полем этих молекул, «прижимаются» к их ядрам, имеющим пятимерную плотность, и, облетев их (на манер наших комет с бес­конечным эксцентриситетом орбиты), раздеформиру-ясь, «выталкиваются» обратно в менее плотное про­странство почти под тем же углом, под которым влетели в молекулу. То есть момент «отскока» фото­на от стенки отсутствует, и ему нет нужды останавли­ваться. Вот почему чем более гладкую поверхность (зеркальное полирование) и большую плотность имеет отражающее тело, тем качественнее отражение света и меньше рассеивание.

Далее буду останавливаться только на «квантовых ис­тинах», извлекая их из различных источников и показы­вать, какие ошибки привели именно к квантовому объ­яснению данных явлений и как они могут быть объяснены с позиций русской механики. Естественно, что все «истины» в данной работе охватить невозмож­но, поэтому будет проводиться в основном качествен­ный анализ некоторых из них с точностью до трех зна­чащих цифр и при возможности с указанием тех экспериментов, которые могут подтвердить данное описание.

Начнем с волн Де Бройля? С волн, «связанных с лю­бой микрочастицей, отражающих природу микрочас­тиц» [88], другое название — «волны вероятности», а еще точнее «волны амплитуды вероятности» (??). О волнах Де Бройля и его уравнении пишут с восхище­нием, очень много и очень туманно, хотя тумана вроде бы быть не должно. Да и восхищаться есть чем. В ма­тематической формулировке это одно из наиболее про­стых и изящных уравнений квантовой механики:

R_n = h/m_ev_n, (5.6)

где R_n  длина волны Де Бройля, h  постоянная Планка, v_n  скорость электронов, т_е  масса элек­трона.

А вот физическое представление о «волне вероятно­сти» ясностью до сих пор не отличается. Сам Де Бройль предположил, что движущейся с определенной энерги­ей и импульсом элементарной частице можно сопоста­вить некоторую плоскую монохроматическую волну. (Уже в этом предположении совершенно неясно, поче­му сопоставить и волну чего? Воды? Воздуха? Эфира?) Современное трактование тоже не отличается четко­стью. Постулируется, что волна Де Бройля является «волной вероятности» (опять же — вероятности чего?) и уточняется для ясности — «волной амплитуды веро­ятности».

Естественно, что высказанное предположение по вол­не Де Бройля необходимо было подтвердить физически (экспериментами), математическими доказательствами и понятийным аппаратом. За эмпирикой дело не стало, и буквально через тройку лет К. Девисон и Л. Джеммер подтвердили гипотезу Де Бройля, а далее подтвержде­ния посыпались как из ведра и не оставили никаких со­мнений в том, что электрон имеет волновые свойства. Математики тоже не отставали, а вот с понятийным оформлением дело обстояло несколько хуже. Убеди­тельных доказательств вероятности волн Де Бройля мною не обнаружено. Более того, возможно, такие до­казательства вообще отсутствуют, поскольку их поступировали ошибочно, пропустив при математическом анализе модели атома каузальность волн Де Бройля. Попробую показать простыми расчетами на примере движения электрона по орбитам атома водорода, что свойством вероятности волны Де Бройля не облада­ют. Что волна Де Бройля есть траектория одного вит­ка электрона вокруг атома. Именно траектория, а не орбиталь, и именно электрона-частицы, а не электрон­ного «облака в штанах».

Выпишем из [22] величины постоянной Планка h, боровского радиуса а_b, массы электрона т_е, его скоро­сти на боровсой орбите v_b и по формулам [95] рассчи­таем параметры а_п для, например 10 орбит, а также длину волны _п для каждой орбиты:

а_п = n²h²/m_ee²; v_n = e²/nh, (5.7)

и занесем данные этого расчета в таблицу 10. Известно, что длина волны _п равна:

_п = 2а_п. (5.8)

Зная радиус всех орбит, по (5.8) определим длину вол­ны электрона на этих орбитах и занесем в табл. 10 столбец 4. По скорости электрона v_b на боровской ор­бите (5.6) определяем, чему равняется длина волны ' Де Бройля у этой орбиты:

' = h/m_ev_b = 3,326·10^-8 см.

Таким образом длина волны Де Бройля на боровской орбите совпадает с длиной самой орбиты в полном соответствии с формулой (5.6), и, следовательно, ради­ус движения электрона равен боровскому радиусу (столбец 5).

Имея эту информацию и полагая, что на всех орби­тах атома электроны движутся по одним и тем же зако­нам, по (5.6) и (5.8), определим, чему равна длина волны  и радиус а' каждой орбиты и заполним соответст­венно столбцы 5 и 6 таблицы. Естественно, что в формуле (5.6) остаются два неизменных члена: посто­янная Планка h и масса электрона т_е.

Таблица 10

	а 10-8	v 108	 10-8	' 10-8	а' 10-8	m 10-27
1	2	3	4	5	6	7
1	0,529	2,188	3,324	3,326	0,529	9,110
2	2,117	1,094	13,30	6,658	1,060	4,555
3	4,763	0,7293	29,93	9,979	1,602	3,037
4	8,462	0,5470	53,17	13,30	2,117	2,279
5	13,29	0,4376	83,50	16,63	2.647	1,814
6	19,05	0,3647	119,7	19,95	3,176	1,518
7	25,93	0,3126	162,9	23,29	3,705	1,301
8	33,87	0,2735	212,8	26,61	4,235	1,139
9	42,87	0,2431	269,4	29,94	4,765	1,125
10	52,92	0,2188	332,5	33,26	5,294	0,911

Что же мы получили? Действительно, вычисленные по формуле Де Бройля (5.6) и (5.8) длины волн электро­на _n (столбец 5) и радиус его расчетных орбит а_n' (столбец 6) не совпадают с аналогичными параметрами, получаемыми из (5.7), но не вероятностным образом. Длина радиусов орбит а_п (столбец 2) и волны _п (стол­бец 4) повторяется в столбцах 5 и 6 под номерами, яв­ляющимися квадратной степенью номеров столбца 2, и никаких исключений из данного правила не прослежива­ется. А это однозначно свидетельствует о том, что данные числа отображают некоторую пропущенную ранее закономерность. И эта закономерность скрыва­ется в уравнении (5.6) либо за постоянной Планка, либо за массой электрона.

Если не учитывать регулярность повторения длин волн и радиусов в столбцах 5-6, то табл. 10 как бы сви­детельствует о том, что траектория электрона не зави­сит от его скорости, длина волны оказывается различ­ной при одной и той же скорости, сам электрон «может находиться с разной вероятностью на любом расстоянии от ядра», в большинство орбит ни одна волна не укладывается целое число раз, да и координа­ты электрона оказываются неопределенными. То есть налицо все факторы, свидетельствующие о вероятност­ном характере волнового свойства электрона, весьма напоминающем волну вероятности. Повторю еще раз, вероятность проявляется в единственном случае: если не заметить (или игнорировать) регулярное по­вторение в 5-6-м столбцах радиусов орбит и длин волн из 2-го и 4-го столбцов. Но что будет, если это повторение принять во внимание?

Наличие повторения а_n и _n в 5 и 6-м столбцах свиде­тельствует о том, что в формуле (5.6), описывающей движение электрона, один из параметров h или т_е на каждой орбите меняет свою численную величину по за­конам квантования. Возникает вопрос: Какой же из этих параметров квантуется? Для ответа на этот вопрос надо выяснить, а нельзя ли образовать постоянную Планка из параметров боровской орбиты?

ħ = a_bm_ebv_b, (5.9)

Получилось! Количественные величины параметров а_b, т_еb, v_b боровской орбиты находятся в такой про­порции, что их произведение равно постоянной Планка ħ, и, следовательно, это произведение есть инвариант (что ранее уже было показано по КФР). А это означает, что данные параметры, включая массу электрона, являются переменными величинами и изменение лю­бого из них сопровождается пропорциональным изме­нением остальных таким образом, чтобы их произве­дение оставалось неизменным, то есть оставалось постоянной Планка.

Однако в квантовой механике величина массы элек­трона постулируется неизменной, и потому постоян­ную Планка можно образовать только количествен­ными величинами параметров боровской орбиты. Это равнозначно доказательству того, что электрон на боровской орбите движется по одним законам, а на прочих орбитах по другим. Чтобы вероятностные факторы исчезли из описания волны Де Бройля, было необходимо снять постулирование неизменности массы электрона и его заряда на разных орбитах атомов.

Вот она — причина, которая привела физиков двадца­тых годов к признанию вероятностного характера дви­жения волн Де Бройля. К тому времени уже 20 лет как все физики знали, как знают и сегодня, что масса элек­трона и его заряд неизменны всегда. То, что эта неизменность постулируется, вероятно, забылось или не было принято во внимание. И потому обойти запрет и рассчитать массу электрона для всех орбит по той же формуле (5.6), похоже, не осмелился ни один физик. Так волна Де Бройля получила статус «волны вероят­ности». И было нарушено правило формирования па­раметров орбит по единому закону (отмечу еще раз, что постоянная Планка получается в структуре атома только по параметрам боровской орбиты). А за всякое нарушение законов природы надо платить. Чем и как, выяснится далее.

Попробуем, не реагируя на постулат постоянства массы электрона, рассчитать ее для каждой из 10 ор­бит, преобразовав формулу (5.6) в вид:

т_еп = ħ/_nv_n.

Результаты расчета занесем полужирным курсивом в столбец 7 табл. 10 и проанализируем, что же получи­лось.

Во-первых; структуру атомов и молекул образуют как электроны с целочисленными орбитами, так и электроны с промежуточными орбитами.

Во-вторых; параметр т_еп, а вместе с ним и е_n, оказал­ся величиной переменной.

В-третьих; полностью исчезла какая бы то ни было вероятность в движении электрона. Длина волны_п, радиус (координата) а_п, скорость v_n и масса т_п стали строго определенными для каждого электрона, а вели­чины параметров а' и 'оказались невостребоваными.

В-четвертых; электроны на всех орбитах движутся по траекториям и по одним законам.

В-пятых; появилась всеобщая инвариантная взаимосвязь параметров:

v_n/m_n = const, m_n²a_n = const₁, a_nv_n² = e_n²/m_n = const₂, m_nv_na_n= e_n²/v_n = const₃, ..., и т.д.

В-шестых; постоянная h становится простым инвари­антом квантовой механики.

В-седьмых; боровская орбита приобрела статус рядо­вой (безномерной) орбиты.

В-восьмых, планетарная модель атома Резерфорда стала полностью соответствовать структуре Сол­нечной и планетарных систем:

• и там и тут на орбите движутся тела различной массы;

• и там и тут линейная скорость при удалении от центра уменьшается;

• и там и тут длина волны от каждого тела на орби­те равна длине орбиты;

• и там и тут радиус орбиты и скорость тел на ней изменяются по инварианту av², и, следовательно, элек­трон занимает на орбите место, определяемое его энер­гетическими возможностями.

Есть и различия, но они не носят принципиального характера и могут быть откорректированы в дальней­шем. Отметим некоторые из них:

• масса электрона (если мы правильно понимаем физическую сущность электромагнитных взаимодейст­вий и массы), начиная от боровской орбиты, квантуясь, уменьшается пропорционально скорости его движения (известно, что массы планет как бы не зависят от места их на орбите);

• орбиты электронов квантуются, но никакого квантования орбит планет или их спутников доказа­тельно провести еще не удается;

• произведение радиуса, скорости и массы элек­трона на 2 дают постоянную Планка h. Ничего подоб­ного для тел Солнечной системы даже не предполагает­ся.

Таким образом, никакой «волны вероятности» в движении электрона, так же как и любой другой элементарной частицы, по орбите не существует. Масса электрона, а вместе с ней и заряд (как следует из инварианта е_n/т_еп), имеет на каждой орбите раз­личную количественную величину. Примем это во внимание и в дальнейшем попробуем получить такой же результат другим, отсутствующим в квантовой ме­ханике, способом. Но главное — остается вопрос: По­чему изменение заряда и массы электрона не удается обнаружить эмпирически? Если ответ на этот вопрос будет получен, вероятностные методы в квантовой ме­ханике окажутся полностью надуманными.

Перейдем к другой истине, возникшей сразу же после принятия «волны вероятности». Рассмотрим, что же за­ложено в основу принципов неопределенности и допол­нительности. Неопределенность, следующая из (5.6), положения электрона с его волной вероятности в атоме целых три года оставалась камнем преткновения наро­ждающейся квантовой механики. До тех пор, пока В. Гейзенберг не «разрешил» ее открытием соотноше­ния неопределенности, суть которого заключалась в том, что говорить о точном определении координаты элементарной частицы и о точном измерении ее им­пульса (о ее траектории) бессмысленно. (Похоже, это был первый случай после ОТО, когда в физике стало бессмысленным задавать точные физические вопросы.)

По В. Гейзенбергу, волновые свойства частицы при­водят к тому, что произведение неопределенностей в значении импульса ΔР и координаты Δх электрона, как и любой другой элементарной частицы, не может быть меньше постоянной Планка:

ΔхΔР > Н. (5.10)

Из соотношения неопределенности (5.10) следует, что «чем определеннее значение одной из входящих в нера­венство величин, тем менее определенной является значение другой. Никакой эксперимент не может при­вести к одновременному, точному измерению канони­чески сопряженных («дополнительных») динамических переменных» [159]. При этом «неопределенность в из­мерениях связана не с несовершенством эксперимен­тальной техники, а с объективными свойствами мате­рии (курсив мой — А.Ч.): таких состояний физической системы, в которых обе эти переменные одновременно имеют точные значения, просто не существует».

Усомнившись в постулате о том, что «обе эти пере­менные одновременно... не существуют», зададимся во­просом, а нужно ли, как это принято в классической механике, точное эмпирическое знание о другой пере­менной? Не может ли быть в квантовой механике та­кой определенности, что для нахождения другой пере­менной (как и остальных) достаточно знать точное значение только одной из них? (Если это так, то многоуважаемые ученые-физики вот уже три четверти века воюют с ветряными мельницами.)

Особенности соотношения неопределенности изло­жены во множестве различных публикаций как науч­ных, так и популярных и повторяться в этом нет необ­ходимости. Отмечу только те выводы, к которым сводятся эти особенности, ориентируясь на А. Компанейца [96]. Он пишет, как и энциклопедия (и это не от­вергается до настоящего времени ни в одной, известной мне, научной публикации, кроме [16]):

«..мысленные опыты по измерению координаты и импульса частицы привели Бора и Гейзенберга к дру­гому не менее фундаментальному для физики принципу неопределенности: координата и импульс частицы (курсив везде мой – А. Ч.), как точные физические ве­личины, совместно не существуют (отмечу — здесь говорится не об уравнениях, а о природе – А.Ч.). Принципиально невозможно указать такую процедуру, которая бы привела к их точному определению, т.е. из­менению. Это не субъективная неполноценность экспе­риментаторов, а объективный закон природы».

Вот он главный и принципиальный вывод новой фи­зики: «объективный закон природы — координата и импульс частицы... совместно в природе не сущест­вуют». Уточнение о физических величинах есть отго­ворка. Новый «объективный» закон неявно постулиру­ет, что частица может существовать не как совокуп­ность всех свойств — ее атрибутов, а как некое образование, которое может обладать отдельными свойствами или их терять в зависимости от того чем мы замеряем ее движение. Ипредполагается, что эти потери никак не отражаются на самой частице.

Вот образец того, как крупный физик-теоретик тремя предложениями может полностью запутать смысл фи­зического явления. Но этой путаницы ему показалось мало и он продолжает:

«Принцип неопределенности отнюдь не отрицает су­ществование импульса и координаты как точных физи­ческих величин (выше говорится противное. Где логи­ка? – А.Ч.); он только утверждает, что эти величины не существуют одновременно как точные (энциклопедия утверждает иное). Каждая из них в отдельности (как бы вне зависимости от состояния элементарной частицы – А. Ч.) может быть измерена — или задана сколь угодно точно. В этом утверждении заключается отказ от укоренившихся физических понятий. Ведь когда говорят о траектории частицы, подразумевают, что в каждый момент имеется определенная координата и скорость (или импульс). Принцип неопределенности лишает это утверждение смысла фактически, конечно, только в применении к микрочастицам... (отсюда следует — микрочастица, в отличие от частицы, не является телом. – А.Ч.).

Таким образом, квантовая механика дает совершенно особую концепцию механического движения — не по траектории. Движение по траектории делало возмож­ным однозначное предсказание будущего по прошедшему. В квантовой теории предсказание имеет вероятностный характер...

Следовательно, в отличие от классических законов движения, квантовые законы движения сами заключа­ют в себя понятие вероятности, и это не связано с несовершенством наших приборов, а лежит в природе вещей».

Эта концовка «понятие вероятности лежит в природе вещей» и стала лейтмотивом дальнейшего развития квантовой механики. Соотношение неопределенностей В. Гейзенберга определило окончательно магистральный путь развития квантовой механики и полностью исключило какие бы то ни было возможности пересмотра ее исходных постулатов до тех пор, пока физики будут считать, что «вероятность лежит в природе вещей». Следующим шагом, уже гносеологической под­держки соотношения неопределенности, стала разработка Н. Бором принципа дополнительности.

Если же внимательно присмотреться к выводам из соотношения неопределенностей, приводимым А. Компанейцем, то становится ясным, что они есть результат совместного рассмотрения 4, 5 и 6 столбцов табл. 10 следствием не явности траектории электрона и длин его волн в этих столбцах, получаемых из предположения о движении по инерции и постулировании неизменности массы электрона, скрытой в (5.6) под понятием импуль­са Р:

P = m_ev_n. (5.11)

И если в (5.11) в уравнение импульса Р вместо массы электрона, которая предполагается неизменной величи­ной в (5.6), поставить массу т_еп из столбца 7 табл. 10, то окажется, что отношение неопределенностей (5.10) есть ни что иное, как уравнение по которому произве­дение массы электрона и скорости (Р_п = m_mv) на лю­бой орбите, помноженное на радиус орбиты (коорди­ната х), всегда равно ħ:

m_nv_na_n = ħ,

а длина волны Де Бройля в точности равна длине соот­ветствующей орбиты электрона. Следовательно, мас­са, заряд, координата и импульс электрона в кванто­вой механике связаны однозначно и зная любую из этих величин, по инвариантам, легко найти все осталь­ные. И потому, для определения значений сопряжен­ных динамических переменных в квантовой механике не требуется точного экспериментального опреде­ления их обоих (вот они — ветряные мельницы). Для этого достаточно знания одной переменной. И следо­вательно, координата х может иметь единственную количественную величину — равную длине радиуса ор­биты. И все. Необходимость в постулировании неоп­ределенности Гейзенберга отпала, а вместе с ней ис­чезает из квантовой механики и так называемая, вероятность квантовых законов. Появляются тра­ектории-орбиты и однозначное движение электро­нов с изменяемой массой по ним. Но это сейчас.

А тогда развитие квантовой механики по определив­шемуся, на основе ошибочного толкования, магист­ральному направлению продолжалось. Н. Бор, базиру­ясь на том, что электрон, как и другие элементарные частицы, проявляет себя в разных экспериментах то как волна, то как частица, предложил (постулировал) общий принцип дополнительности как философское обоснование принципа неопределенности. Последний при этом становился частным случаем общего принци­па дополнительности.

Изучая движение элементарных частиц, Н. Бор обра­тил внимание на очевидный для всех физиков, связан­ных с микрочастицами, факт: импульс и координату элементарной частицы невозможно измерить не толь­ко одновременно, но и одним и тем же прибором. Для этого необходимо два измерения принципиально раз­ными приборами, свойства которых дополнительны друг другу (??  А. Ч.). Вот как сформулировал это по­ложение Н. Бор [92]:

«... Основная роль в соотношений неопределенности состоит в том, что они выражают в количественной форме логическую непротиворечивость закономерно­стей, кажущихся несовместимыми друг с другом и об­наруживающихся при использовании двух различных измерительных приборов, при этом лишь один из при­боров допускает оправданное применение понятия по­ложения, и лишь другой имеет однозначный смысл по­нятия импульса, определяемого на основе законов сохранения.

Иначе говоря, по постулируемому принципу, элемен­тарные частицы обладают логически непротиворечи­выми действительно несовместимыми (??  А.Ч.) свойствами, которые, тем не менее, необходимы для описания квантового явления и потому не противоре­чат, а дополняют друг друга».

Это «очень удивительное» качество квантовых объек­тов — необходимость использования различных прибо­ров для измерения различных «несовместимых» свойств одного и того же тела — элементарной части­цы, как это ни странно наличествует и в макромире. Например, попробуйте измерить массу стола с помо­щью только метра (метр тоже измерительный прибор, только попроще тех, которые применяются в атомной физике). Или его же объем килограммами, скорость те­ла вольтметром или силу временем (естественно, без применения математического аппарата). Вряд ли полу­чите корректные результаты. Вот и в микромире мы не можем получить с помощью одного и того же прибора параметры двух различных свойства любого тела. И ни­чего удивительного или принципиально отличного от макромира в этом явлении нет, кроме опоры на посту­лируемую «несовместимость» параметров измеряемых свойств. Поскольку и для макромира все свойства, оп­ределяемые различными приборами (объем, масса, пульсация, давление и т.д.), хорошо «совмещаются» во всех телах, а точнее являются качественной характе­ристикой тел и, по определению, не могут ни исчез­нуть, ни приобрести свойство несовместимости с другими свойствами, то надо полагать, что данное об­стоятельство имеет место и в квантовом мире. А по­тому:

Все свойства в природе  атрибуты, образующие систему  тело. И в классической и в квантовой ме­ханике они отображаются неразрывными взаимо­связанными качества-ми, а следовательно, даже не возникает вопроса по их дополнительности. Они  те элементы, отсутствие любого из которых равно­значно отсутствию самого тела. И если тело на­блюдается любым прибором по какому-то одному свойству, это означает, все остальные его свойства при этом наличествуют. Другое дело, что каждое свойство тела может быть обнаружено только посред­ством прибора, настроенного на подобное свойство, и при этом остальные свойства приборно не фиксируют­ся. Но это не значит, что они исчезают или отсутствуют при такой фиксации. Это есть просто констатация не­возможности одновременного фиксирования несколь­ких свойств одним прибором. И только.

Но вопрос о дополнительности свойств не ограничи­вается отрицанием этой дополнительности, а следова­тельно, и вероятностной природы микромира. За ним неявно скрывается более существенный гносеологиче­ский вопрос. За ним скрывается обоснование индетерминированности квантового мира. Утверждение отсут­ствия в микромире каузальности. И потому: не имеет значения, что при том или другом взаимодействии про­являются те или другие свойства элементарной частицы. От взаимодействия они не исчезают. Свойства — суть основа тел и, следовательно, не дополнитель­ны, а совокупны друг к другу. Совершенно несущест­венно, как эти воздействия влияют на энергетику час­тицы и ее движение, самое важное — каузальны эти воздействия или нет. Поскольку только после взаимо­действия кванта с элементарной частицей  электро­ном или электрона с вещественным пространством (полем, образуемым этим пространством) изменяется его траектория или энергия, после, а не до, этот факт свидетельствует не о вероятностной, а о детермини­рованной последовательности событий в квантовой механике. И следствием каузальности всегда являет­ся движение тел по траекториям как в макромире, так и в микромире, и остается неизменной совокуп­ность принадлежащих им свойств, совокупность, не имеющая никакого отношения к принципу дополни­тельности.

Таким образом, последовательность наблюдения ото­бражает детерминированность наблюдаемых событий сначала одним прибором, а затем другим вне зависимо­сти от того, воздействуют приборы на объект или нет. И обобщение принципа неопределенности, как и принципа дополнительности, на все свойства элементарных частиц стало еще одним ошибочным шагом в попыт­ках понимания законов микромира.

Интересно,  природа постоянно подсказывала разработчикам, что законы классической и квантовой механики едины, что без применения классической ме­ханики в изучении микромира, особенно в первый пе­риод, просто невозможно обойтись. Именно поэтому Бор предположил «формальность аналогии между кван­товой теорией и классической теорией» [93]. Но фор­мальным предположением дело не ограничилось. Даль­нейшее изучение квантового мира требовало постоя­нного обращения к классическим законам, и в резуль­тате некоторая естественная аналогия между меха­никами превратилась в начале 20-х годов в «принцип соответствия», постулат, «требующий совпадения ре­зультатов квантовой и классической теории в предельном случае, когда квантовые эффекты малы.» (Отмечу, что постулат о предельном совпадении некорректен уже потому, что предполагает изменение одного из свойств тела без пропорционального изменения всех остальных. – А. Ч.)

«Идея Бора состояла в следующем: поскольку законы классической физики подтверждаются экспериментом в широкой области явлений, следует принять как необхо­димый постулат, что новая, более точная теория (?? – А. Ч.) в применении к этим явлениям должна давать тот же результат, что и классическая теория» [ 88 ].

Все дальнейшее развитие квантовой теории проходи­ло с постоянным применением принципа соответствия, т.е. под «контролем» классической механики. И Джеммер констатирует [93]: «В истории физики найдется немного примеров всеобъемлющих теорий, столь мно­гим обязанных одному принципу, сколь обязана боровскому принципу соответствия квантовая механика».

Но постоянное обращение за «помощью» к классиче­ской механике стимулировало возникновение вопроса: А не являются ли законы квантовой механики аналога­ми законов механики классической? Однако такой во­прос не возник. И не возник потому, что уже существо­вала полная уверенность в вероятностном характере законов квантовой механики, наличествовало дискрет­ное излучение и стационарные орбиты, как бы отсутст­вующие в классической механике. Столбовая дорога развития квантовой механики определилась на весь по­следующий период.

На этом можно было бы оставить квантовые истины, поскольку все дальнейшее понятийное оформление квантовой механики происходило уже в рамках совер­шенных ошибок и получаемые понятия, объяснения, и законы, в принципе, уже не могли «выскочить» за пре­делы этих рамок. Но все же, учитывая важность рас­сматриваемых вопросов и характера квантовых взаимо­действий, приведу в подробностях лекцию Р. Фейнмана о нюансах движения электронов к перегородке с двумя щелями и объяснение того, как вышеперечисленные ошибки влияли на физическое описание этого движе­ния.