Годовое изменение параметров Земли 14 страница



Попробуем, не реагируя на постулат постоянства массы электрона, рассчитать ее для каждой из 10 ор­бит, преобразовав формулу (6.6) в вид:

теп = ħ/ l n vn .

Результаты расчета занесем полужирным курсивом в столбец 7 табл. 22 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 теп, а вместе с ним и еn, оказал­ся величиной переменной.

В-третьих; полностью исчезла какая бы то ни было вероятность в движении электрона. Длина волны l п , радиус (координата) ап, скорость v n и масса тп стали строго определенными для каждого электрона, а вели­чины параметров а' и l 'оказались невостребованными.

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

В-пятых; появилась всеобщая инвариантная взаимосвязь параметров:

vn/mn = const, mn2an = const1, anvn2 = en2/mn = const2, mnvnan= en2/vn = const3, ..., ит.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 av 2, 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 2p 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 еnеп), имеет на каждой орбите раз­личную количественную величину. Примем это вовнимание и в дальнейшем попробуем получить такой же результат другим, отсутствующим в квантовой ме­ханике, способом. Но главное — остается вопрос: По­ чему 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 (6.6), 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.                                                      (6.10)

Из соотношения неопределенности (6.10) следует, что «чем определеннее значение одной из входящих в нера­ венство величин, тем менее определенной является значение другой. Никакой эксперимент не может при­вести к одновременному, точному измерению канони­ чески сопряженных («дополнительных») динамических переменных» [135]. 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 пере­ менные 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 та­ кой определенности, что для нахождения другой пере­ менной (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 [142]. Он пишет, как и энциклопедия (и это не от­вергается до настоящего времени ни в одной, известной мне, научной публикации, кроме [24]):

«..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 ве­ личины, 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 сущест­ вуют». Уточнение о физических величинах есть отго­ворка. Новый «объективный» закон неявно постулиру­ет, что частица может существовать не как совокуп­ ность 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. И предполагается, 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 совершен но особую концепцию механического движения не по траектории. Движение по траектории делало возмож­ным однозначное предсказание будущего по прошедшему. В квантовой теории предсказание имеет вероятностный характер... (?? – А.Ч.)

Следовательно, в отличие от классических законов движения, квантовые законы движения сами заключа­ю т 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 ве щей». 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. 22 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 (6.6) под понятием импуль­са Р:

P = mevn .                                                            (6.11)

И если в (6.11) в уравнение импульса Р вместо массы электрона, которая предполагается неизменной величи­ной в (6.6), поставить массу теп из столбца 7 табл. 22, то окажется, что отношение неопределенностей (6.10) есть ни что иное, как уравнение по которому произве­дение массы электрона и скорости (Рп = mmv ) на лю­ бой орбите, помноженное на радиус орбиты (коорди­ ната х), всегда равно ħ:

mnvnan = ħ,

а длина волны Де Бройля в точности равна длине соот­ветствующей орбиты электрона. Следовательно, мас­са, заряд, координата и импульс электрона в кванто­ вой механике связаны однозначно и зная любую изэтих величин, по инвариантам, легко найти все осталь­ные. И потому, для определения значений сопряжен­ ных динамических переменных в квантовой механике не требуется точного экспериментального опреде­ ления 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 ис­ чезает из квантовой механики и так называемая, вероятность квантовых законов. Появляются тра­ ектории-орбиты и однозначное движение электро­ нов с изменяемой массой по ним. Но это сейчас.

А тогда развитие квантовой механики по определив­шемуся, на основе ошибочного толкования, магист­ральному направлению продолжалось. Н. Бор, базиру­ ясь 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 толь­ ко 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 [139]:

«... Основная роль в соотношений неопределенности состоит в том, что они выражают в количественной форме логическую непротиворечивость закономерно­стей, кажущихся несовместимыми друг с другом и об­ наруживающихся 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, элемен­ тарные частицы обладают логически непротиворечи­ выми действительно несовместимыми (?? - А.Ч.) свойствами, которые, тем не менее, необходимы для описания квантового явления и потому не противоре­ чат, 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, оп­ ределяемые 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 ¾ атрибуты, образующие систему ¾ тело. И в классической и в квантовой ме­ханике они отображаются неразрывными взаимо­связанными качества-ми, а, следовательно, даже не возникает вопроса по их дополнительности. Они ¾ те элементы, отсутствие любого из которых равно­ значно отсутствию самого тела. И если тело на­ блюдается 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, ипри этом остальные свойства приборно не фиксируют­ся. Но это не значит, что они исчезают или отсутствуют при такой фиксации. Это есть просто констатация не­ возможности одновременного фиксирования несколь­ ких свойств одним прибором. И только.

Но вопрос о дополнительности свойств не ограничи­вается отрицанием этой дополнительности, а следова­тельно, ивероятностной 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 дополнитель­ ны, 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 ¾ 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, неимеющая никакого отношения к принципу дополни­ тельности.

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, ¾ 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 постоя­ нного обращения к классическим законам, и врезуль­тате некоторая естественная аналогия между меха­никами превратилась в начале 20-х годов в «принцип соответствия», постулат, «требующий совпадения ре­ зультатов 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 необхо­ димый постулат, что новая, более точная теория (?? – А. Ч .)в применении к этим явлениям должна давать тот же результат, что и классическая теория» [ 135].

Все дальнейшее развитие квантовой теории проходи­ло с постоянным применением принципа соответствия, т.е. под «контролем» классической механики. И Джеммер констатирует [143]: «В истории физики найдется немного примеров всеобъемлющих теорий, столь мно­ гим обязанных одному принципу, сколь обязана боровскому принципу соответствия квантовая механика ».


Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 37; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ