14. О связи между непрерывностью и дискретностью квантовых представлений.
Мы готовы теперь к тому, чтобы дать качественную картину одной из наиболее загадочных черт квантовых процессов, а именно перехода системы с одного дискретного энергетического уровня на другой. При таком переходе энергия изменяется скачком, а волновая функция при этом непрерывно деформируется из области пространства, связанного с одной орбитой, в область пространства, связанного с другой орбитой. Чтобы понять такой дуализм свойств, обратимся опять к гл. 6, пп. 9 и 13, где показано, что на квантовом уровне точности свойства данного предмета не существуют отдельно в самом предмете, а являются потенциальными возможностями, проявляющимися тем или иным образом в зависимости от системы, с которой предмет взаимодействует. В частности, энергия электрона и его положение представляют собой противоположные потенциальные возможности, каждая из которых может быть развита до определенного значения только в зависимости от определенности другой. Предположим, что электрон появляется с определенной энергией Е. Его положение неопределенно, и он расплывается по всему волновому пакету, но он обладает скрытой возможностью принять более определенное значение. Действительно, если электрон взаимодействует с падающим квантом света, то через короткое время он реализует свою потенциальную возможность для получения более определенного положения, причем он одновременно расплывается по области энергий. В течение этого времени электрон перемещается в другую область пространства, связанную с другой орбитой с большей энергией. При этом он начинает терять свое определенное положение и опять начинает реализовать свои потенциальные возможности для получения определенной энергии. Это произойдет, когда нарушится фазовое соотношение между состояниями с определенной энергией, так что система действует, в конце концов, во всех отношениях, как если бы она
находилась в каком-нибудь одном из энергетических состояний. В какое из этих состояний попадет система, нельзя в общем случае полностью предсказать, зная состояние системы перед взаимодействием, хотя общая статистическая тенденция перехода и может быть предсказана.
Следовательно, в процессе перехода потенциальные возможности, связанные с электроном, изменяются непрерывно, а дискретны формы (т. е. определенные собственные значения энергии), в которых эти потенциальные возможности могут быть реализованы. Поэтому описание квантового процесса как скачкообразного перехода частично является следствием неадекватности нашей обычной терминологии, которая не может ясно выразить того факта, что свойства электрона всегда частично возможны и не полностью определены. Таким образом, когда мы говорим, что электрон имеет определенную энергию в данный момент времени, то привычное употребление терминов подразумевает, что электрон во всякий момент времени является объектом с определенной энергией, поэтому непрерывный переход может лишь содержать постепенное изменение величины этой энергии. Однако так как электрон обладает скрытой возможностью превращения в нечто обладающее более определенным положением и менее определенной энергией, то переход в известном смысле и непрерывен, хотя электрон не проходит через состояние со всеми промежуточными определенными значениями энергии.
Непрерывное изменение потенциальных возможностей и дискретные формы, в которые эти возможности могут реализоваться, являются в действительности противоположными, но взаимно дополнительными свойствами электрона, каждое из которых выражает одинаково важные формы поведения электрона (см. гл. 8, п. 15, где рассматривался принцип дополнительности).
