Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире. В классической физике подобные дисперсии характеризуют только экспериментальные или теоретические неточности этих величин

В классической физике подобные дисперсии характеризуют только экспериментальные или теоретические неточности этих величин, а вовсе не флуктуации соответствующих характеристик. Это обстоятельство находит отражение в том, что в классической стратегии мышления предполагается возможность независимого обращения любой из этих дисперсий в нуль в случае повышения качества проведения эксперимента или устранения иных источников ошибок. Разумеется, наличие каких-либо корреляции между дисперсиями разных физических характеристик в классической физике не предполагается, что лишний раз подтверждает аппаратурный и тем самым субъективный характер соответствующих неточностей.

Наоборот, в неклассической физике флуктуации физических характеристик являются органичной частью описания природы, будучи существенно связаны с наличием неконтролируемого воздействия того или иного типа. Последнее находит отражение в существовании нетривиальных корреляций между флуктуациями важнейших физических характеристик, относящихся к объекту самому по себе и к его состоянию. В последнем находит свое отражение идея целостности природы в неклассической стратегии мышления.

Впервые на существование нетривиальных флуктуации физических характеристик в микромире и корреляции между ними указал Гейзенберг в 1927 году. Анализируя многочисленные эксперименты, он установил, что для микрочастицы в определенной макрообстановке справедливы следующие соотношения между флуктуациями ее импульса и координаты

(3.17).

Здесь Dрх и Dх – дисперсии импульса рх = mvx и координаты х микрочастицы соответственно, a – мера корреляции между ними, вызванной наличием неконтролируемого квантового воздействия.

Это соотношение, называемое соотношением неопределенностей (СН) Гейзенберга, демонстрирует наличие существенной корреляции между флуктуациями импульса и координаты микрочастицы, движущейся вдоль одной и той же оси. Вместе с тем эта корреляция отражает наличие неконтролируемого квантового воздействия и носит своеобразный альтернативный характер. Фактически эта корреляция демонстрирует согласованное поведение флуктуации как бы в противофазе друг с другом, когда дисперсии Dр и Dх обратно пропорциональны друг другу. Из этого обстоятельства прежде всего следует, что в природе не существуют такие микросостояния, в которых для микрочастицы одновременно было бы Dрх=0 и Dх=0. Если же одна из дисперсий в данном микросостоянии обратилась бы в нуль, то другая дисперсия, согласно СН Гейзенберга должна была бы стремиться к бесконечности. Отсюда следует, что в природе не реализуются микросостояния, в которых импульс частицы и ее координата одновременно могли бы принимать точные значения.

Иногда подобную ситуацию называют корпускулярно-волновым дуализмом, подразумевая тем самым, что микрочастицы якобы воплощают в себе характерные черты сразу двух фундаментальных классических моделей объектов – корпускулы и континуума (волны).

Контрольные вопросы:

1. Дать определение термину «состояние физической системы».

2. Что называют эталоном?

3. Что называют системой единиц?

4. Дать определение термину «масса». Свойства массы. Дать определение кинетической энергии и энергии покоя.

5. Чем обусловлена точность измерений в рамках классических представлений?

6. Почему пространство и время относительны?

7. Какие исходные утверждения лежат в основе специальной теории относительности Эйнштейна?

8. Как происходит передача взаимодействия с точки зрения физики?

9. Какие характеристики описывают контролируемое воздействие на частицу?