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 еn/теп), 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: 270; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!