Соотношение неопределённостей Гейзенберга

     Принцип неопределённости Гейзенберга - в квантовой  физике так называют закон, который устанавливает ограничение на точность (почти) одновременного измерения переменных состояния, например, положения и импульса частицы. Кроме того, он точно определяет меру неопределённости, давая нижний (ненулевой) предел для произведения дисперсий измерений.

     Рассмотрим, например, серию следующих экспериментов: путём применения оператора, частица  приводится в определённое чистое состояние, после чего выполняются два последовательных измерения. Первое определяет положение  частицы, а второе, сразу после этого, её импульс. Предположим также, что процесс измерения (применения оператора) таков, что в каждом испытании первое измерение даёт то же самое значение, или по крайней мере набор значений с очень маленькой дисперсией dp около значения p. Тогда второе измерение даст распределение значений, дисперсия которого dq будет обратно пропорциональна dp.

     В терминах квантовой механики, процедура  применения оператора привела частицу  в смешанное состояние с определённой координатой. Любое измерение импульса частицы обязательно приведёт к дисперсии значений при повторных измерениях. Кроме того, если после измерения импульса мы измерим координату, то тоже получим дисперсию значений.

     В более общем смысле, соотношение  неопределённости возникает между  любыми переменными состояния, определяемыми некоммутирующими операторами. Это - один из краеугольных камней квантовой механики, который был открыт Вернером Гейзенбергом в 1927 г. 

     КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ 

     Корпускулярно-волновой дуализм - это теория о том, что любое вещество (электромагнитное излучение, физическое тело, атом и т.п.) представляется на микроуровне одновременно и как мельчайшие частицы (корпускулы), и как волны. В частности, свет - это и корпускулы (фотоны), и электромагнитные волны.

     Французский ученый Луи де Бройль (1892-1987) осознавая существующую в природе симметрию и развивая представления о двойственной корпускулярно-волновой природе света, выдвинул в 1923 г. гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Он утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами. Согласно де Бролю, с каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики - энергия E и импульс p, а с другой стороны - волновые характеристики - частота и длина волны.

     Так как дифракционная картина исследовалась  для потока электронов, то необходимо было доказать, что волновые свойства присущи каждому электрону в  отдельности. Это удалось экспериментально подтвердить в 1948 г. советскому физику В. А. Фабриканту. Он показал, что даже в случае столь слабого электронного пучка, когда каждый электрон проходит через прибор независимо от других, возникающая при длительной экспозиции дифракционная картина не отличается от дифракционных картин, получаемых при короткой экспозиции для потоков электронов в десятки миллионов раз более интенсивных.

     Современная трактовка корпускулярно-волнового  дуализма может быть выражена словами  физика В. А. Фока (1898-1974): "Можно сказать, что для атомного объекта существует потенциальная возможность проявлять себя, в зависимости от внешних условий, либо как волна, либо как частица, либо промежуточным образом. Именно в этой потенциальной возможности различных проявлений свойств, присущих микрообъекту, и состоит дуализм волна - частица. Всякое иное, более буквальное, понимание этого дуализма в виде какой-нибудь модели неправильно".

     ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Несмотря  на совершенно новый взгляд на многие природные явления, квантовую механику никак нельзя расценивать как полное опровержение классической физики. Последняя может рассматриваться как предельный случай квантовой механики или как первое и очень грубое приближение к ней. Как подчеркивал Поль Дирак, соответствие между квантовой и классической теориями состоит не только в их предельном согласии. Соответствие заключается прежде всего в том, что математические операции двух теорий во многих случаях подчиняются одним и тем же законам и описываются одной математической структурой. Отличия заключаются лишь в представлении (реализации) этих структур конкретными математическими объектами.

     Сегодня физики твердо верят в то, что  наш мир един и познаваем. Все  разнообразие природных явлений  просто обязано описываться в  рамках некоего единого универсального подхода. Другое дело, что человек пока еще не до конца сумел понять глубинную сущность законов природы и пределы познаваемости мира.

     Однако  большинство физиков убеждены в  том, что, если идти по пути, указанном  квантовой механикой и квантовой  теорией поля, будет открыт тот самый свод законов и правил, который и правит нашим удивительно красивым миром.

     СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРА

1. Демиховский В. Я. Квантовые ямы, нити, точки. Что  это такое? Соросовский обозревательный  журнал  №5 М., 1997 г.
2. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания М., 1998 г.
3. Концепции современного естествознания.  Дубнищева Т.Я. — М.: Издательский центр «Академия», 2006.
4. Машкин Н. Ф. Квантовая физика М., 1986 г.
5. Начала современного естествознания: концепции и принципы: учебное пособие / В.Н. Савченко, В.П. Смагин. — Ростов н/Д.: Феникс, 2006.
6. Открытая Физика 2.5

      http://www.college.ru/enportal/physics/content/content.html

7. Ромаданов А. В. Наглядное пособие по физике XXI века: квантово-механический апельсин., 2001 http://www.veer.info/32.htm
8. Спин В.К. Квантовая механика - http://www.chemport.ru/quantummechanics.shtml
9. Черняк М. А. Кванты М., 1980 г.