- Принцип неопределенностей Гейзенберга.

Аналогичные соотношения выполняются для неопределенностей у и z.

Для неопределенностей энергии и времени получается:

Е t  h.

Итак, принцип неопределенностей – фундаментальное свойство природы, никак не связанное с несовершенством измерительных приборов, а носящее принципиальный характер.

Принцип неопределенностей, наряду с понятием о квантах, лег в основу новой квантовой механики, идеи и круг задач которой революционным образом отличались от всего известного науке ранее. Произошла ломка научной парадигмы, возник принципиально новый подход к рассмотрению явлений микромира, оказавшийся впоследствии очень плодотворным и в других областях науки.

4. Представление о квантовой механике.

Принцип неопределенности говорит о том, что нельзя в точности определить координату частицы, следовательно, бессмысленно говорить о ее траектории. А ведь конечной целью механики макромира являлось как раз определение траектории тела, его скорости и ускорения в любой момент времени. Значит, механика микромира должна принципиально отличаться от классической (и релятивистской), прежде всего теми задачами, которые она перед собой ставит и решает.

Оказывается, что описание поведения частиц должно вестись в рамках волновых представлений и описываться с помощью волновой функции. Волновая функция зависит от координат и времени, но характеризует не положение или импульс частицы, а вероятность того, что она находится в данной точке в данный момент времени. В зависимости от потенциальных полей, в которых движется частица, и от граничных условий ее волновая функция принимает те или иные значения, и вероятность нахождения частицы в разных точках пространства будет различна. Возможны точки, где частица не может оказаться ни при каких условиях (например, запрещенные зоны в атоме).

Состояния частиц, описываемые волновыми функциями, подчиняются принципу суперпозиции, т.е. складываются, образуя интерференционную картину.

Следствиями принципа неопределенности являются удивительные с привычной классической точки зрения факты, доказанные в эксперименте. Например, один и тот же электрон, оказывается, способен проникнуть одновременно через две щели в экране. «Раздвоившийся» электрон затем дает на другом экране интерференционную картину. Еще один эффект – туннельный, когда не все электроны отражаются от высокого потенциального барьера, а некоторая их часть проникает за барьер. Это выглядит так, будто часть теннисных мячей, брошенных в стену, проникли сквозь нее.

5. Проблемы причинности.

Открытие законов квантовой механики и их вероятностный характер заставили по-новому взглянуть на проблемы причинности в природе.

Классической науке присущ детерминизм. Наиболее ярко это было сформулировано одним из основоположников классической механики Пьером Лапласом: «Дайте физику точные значения координат и скоростей всех тел и частиц во Вселенной, и он рассчитает картину мира в любой момент времени как в прошлом, так и в будущем.» Представлялось, что миром правит железная необходимость.

Но если сами начальные условия могут быть определены лишь с некоторой точностью, причем проблема не в недостаточно адекватной теории и не в точности измерительных приборов, а в свойствах самой природы, то это означает, что природа в своих глубинах обходится без однозначной причинности. Наш мир в действительности – вероятностный мир. Сценарий развития того или иного процесса нельзя предсказать заранее. Так, например, нельзя сказать, в какой момент произойдет распад нейтрона или по какому каналу пойдет деление ядра атома радия (0.03% - -распад – теллур, 99.97% - -распад – полоний).

Таким образом, принцип неопределенности превращается из частного положения квантовой физики в философию природы.

Наиболее ярким представителем новой философии науки являлся Н.Бор. В соответствии с его взглядами, в естественных науках можно пользоваться лишь теми величинами, для наблюдения которых известна или придумана измерительная процедура и созданы соответствующие приборы. Однако измеренные величины не самостоятельны, а являются результатом взаимодействия объекта и прибора на микроуровне (на уровне квантов). Этот вывод носит название принципа дополнительности Бора и считается вершиной диалектики Бора. Он означает, что любая наблюдаемая величина носит вероятностный характер.

Эти взгляды Бор распространял на все аспекты существования человека. Так, он считал, что даже истинно мудрое высказывание выражается словами, а их смысл неоднозначен, поэтому противоположное высказывание также будет верным. Выбор делает в конечном счете слушатель. «Каждое высказывание нужно понимать и как утверждение, и как вопрос», - говорил Бор.