13. Импульс и энергия, и причинная форма описания материи.
Теперь попытаемся доказать, что и в классической, и в квантовой теории точная причинная форма описания движения материи включает определение энергий и импульсов всех входящих в рассмотрение частей системы. Начнем с более точного определения того, что мы понимаем под термином «причинная форма» описания движения материи. При полном описании поведения системы всегда входят два различных, но связанных элемента. Прежде всего простой пространственно-временной порядок событий, описывающих это поведение. Другими словами, мы должны сказать, что происходит. Но. обычно мы не удовлетворяемся лишь сведениями о происходящем, так как также хотим знать, почему это произошло. Другими словами, мы ищем возможность причинного описания связи между событиями наряду с пространственно-временным описанием самих событий.
Сама попытка получить такое причинное описание включает молчаливое предположение, что связь между событиями действительно обусловлена своего рода причинными факторами, которые существуют рнутри материи и до некоторой степени способны осуществить
рассматриваемые события. В классической физике такими причинными факторами являются силы, действующие на каждую частицу системы (хотя, как мы видели в п. 10, понятие силы как причины в классической теории излишне). Затем причинные связи содержатся в законах движения Ньютона, а именно каждая частица стремится двигаться равномерно и прямолинейно, если только на нее не действует сила, создающая пропорциональное ускорение. Таким образом, силы можно считать причинами изменения скорости. Эти силы могут быть или внутренними, т. е. действующими между частями самой системы, или же действующими извне. В любом случае, если эти силы определены для всех моментов времени и если даны начальные положения и скорости, то дальнейший ход движения определен для всех моментов времени. Можно воспользоваться этим фактом для предсказания движения на основе знания начальных условий и можно также использовать его для изменения и контроля дальнейшего хода движения, прилагая соответствующие внешние силы к определенным частям системы.
В квантовой теории понятием силы пользоваться труднее. Значительно легче работать с понятиями импульса и энергии, потому что соотношения де Бройля дают простую связь между длиной волны и импульсом. Таких простых соотношений не существует между волновыми свойствами материи и силой. Мы можем грубо определить силу как среднюю скорость изменения импульса (см. гл. 9, п. 26). Это совпадает с классическим определением в соответствующем предельном случае и предусматривает расширение этого понятия на квантовую область. Но, за исключением демонстрации связи между классически определяемыми силами и квантовой теорией, это определение не приносит никакой практической пользы. Наоборот, значительно удобнее воспользоваться определением, данным в пп. 11 и 12, т. е. рассматривать импульс как фундаментальное и не подлежащее дальнейшему анализу свойство материи, которое, в той мере, в какой оно известно, статистически определяет только проходимое частицей за данное время среднее расстояние, определяемое уравнением
Таким образом, мы должны рассматривать импульс как прямую причину движения материи, а не следовать классическому определению и считать силу причиной изменения движения. Если система предоставлена самой себе, то она, как и в классической теории, претерпевает некоторый характеристический тип движения с тем лишь исключением, что в квантовой теории ход этого движения определяется лишь статистически импульсами всех влияющих на движение частей. Есди мы хотим изменить или проконтролировать статистическую
тенденцию этого движения, то это можно сделать, лишь изменяя импульс (и энергию) соответствующих частей. Следовательно, соответствующие энергии и импульсы являются причинными факторами, присущими веществу. Они контролируют связь между разновременными событиями динамически в классической теории и статистически в квантовой.
