увидеть, необходимо не довольствоваться той картиной, которую демонстрирует предмет или явление, а изучать его с противоположных сторон, в различных условиях, различными инструментами — и тогда нам откроется целостная картина.

Очевидно, как взаимно дополнительные по Бору следует рассматривать

•корпускулярную и волновую природу любого микрообъекта;

•измерения взаимно сопряжённых динамических переменных микрообъектов, таких, как координата и одноимённая проекция импульса;

динамического поведения микрообъектов.

1.4.7. Почему мы не видим квантовых эффектов?

Итак, вещество — это поле, поле — это вещество. У движущихся объектов нет траекторий. Где они находятся и с какой скоростью движутся — не определено. А всё на свете случайно. Прелестно! И нас хотят убедить, что так устроен мир? А может быть, такой картина мира представляется только из окна чеховской палаты № 6, обитатели которой — жертвы так называемой революции в физике?

В самом деле, будем рассуждать здраво. Ведь все мы отлично видим, как перемещаются в пространстве материальные объекты, и благополучно наблюдаем их траектории! Что же это, обман зрения?! Если футболист бьёт пенальти и с расстояния 11 метров не

77

попадает в ворота — это что, результат случайного характера динамических процессов? Или, может быть, тут имеет место дифракция мяча на вратаре команды противника?

Давайте выполним кое–какие численные оценки. Пусть объект массой 1 кг движется со скоростью 1 м/с. Какова длина волны де Бройля (1.4.16) этого объекта?

Оценим порядок величины. Поскольку h 10–34 Дж с, а импульс объекта равен 1 кг м/с, то λ 10–34 м.

Каким способом можно измерить такую длину волны? Длины волн света в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазоне, которые измеряют оптическими спектрографами, находятся в интервале 10–6 – 10–8 м. Это больше, чем надо, на 26 порядков. Длины волн рентгеновского излучения, для измерения которых тоже имеются соответствующие спектрографы, короче всего лишь на 2–3 порядка. Где набрать ещё 24 порядка? Самые мелкие частицы вещества, из которых можно надеяться изготовить дифракционную решётку (мы даже не обсуждаем, как её сделать)

— это атомные ядра: тогда шаг решётки и, соответственно, минимальная длина волны, которую можно было бы измерить (впрочем, опять — как?) хотя бы с точностью до порядка величины

— это размер ядра: 10–20 м. Но всё ещё не хватает 14 порядков! Как видим, у природы просто нет материалов для создания подходящего прибора. И никогда не будет.

Так стоит ли удивляться, что мы, с нашими физическими возможностями, не замечаем волновых свойств окружающих нас предметов? Условие (1.4.18) малости квантовых эффектов

78

106 м/с, а импульса — соответственно 10–24 кг м/с. Тогда длина волны де Бройля электрона окажется порядка 10–34 / 10–24 = 10–10 м.

Но именно таков порядок размера электронной оболочки атома! Вот при таком пространственном масштабе микросистемы и выполняется условие (1.4.19), т.е. поведение электрона является сугубо квантовым. Именно поэтому любые попытки описать поведение атома методами классической физики приводят не просто к неточным, а к грубо ошибочным результатам, не имеющим ничего общего с реальной действительностью!

Вопросы для самопроверки

1.4.1.Кого из выдающихся физиков ХХ века, внесших крупный вклад в создание квантовой физики, вы бы добавили к тому списку, который помещён в п/п. 1.4.1 учебного пособия?

1.4.2.Кто, по вашему мнению, должен лидировать в этом

списке?

1.4.3.Связаны ли, на ваш взгляд, длина де Бройля микрообъекта и неопределённость его положения в пространстве?

1.4.4.Что можно утверждать о вероятности локализации микрообъекта в пространственной области, размер которой порядка или меньше его длины волны Де Бройля?

1.4.5.Не опровергает ли основные принципы квантовой физики реальная возможность наблюдать объекты размером в несколько нанометров (т.е. содержащие порядка десятков атомов) и манипулировать ими с помощью сканирующего туннельного микроскопа?

80

1.4.6.Какое наиболее важное изменение в картине мира произошло в результате создания квантовой физики?

1.4.7.Прокомментируйте эксперимент по измерению положения и скорости микрообъекта в одном опыте с позиций принципа дополнительности.

81