13. Качественная картина квантовых свойств материи.
Все вышеизложенное в настоящей главе позволяет дать предварительную качественную картину квантовой природы материи.
Наиболее важным новым представлением, к которому мы пришли, является представление о том, что любое материальное тело (например, электрон) нельзя полностью отождествить ни с частицей, ни с волной; оно лишь обладает некоторыми возможностями для проявления одной из этих форм за счет другой. Какая из этих противоположных возможностей проявления электрона будет в действительности реализована в каждом данном случае, зависит в равной
мере как от свойств той системы, с которой взаимодействует электрон, так и от самого электрона. Так как электрон непрерывно взаимодействует со многими системами различных типов, каждая из которых проявляет его различные возможности, то электрон будет претерпевать непрерывные превращения между своими различными возможными формами поведения (т. е. волной и частицей).
Однако точный ход этих превращений связан с состоянием системы перед взаимодействием не динамически, а лишь статистически. Конечно, в классическом предельном случае эффектами этих превращений можно пренебречь, потому что волновые свойства электрона в этих условиях имеют исчезающе малое влияние. Точно так же в классическом пределе можно пренебречь корпускулярными свойствами для электромагнитных полей. Этим объясняется тот факт, что в классическом случае каждый тип системы обладает определенными «внутренними» свойствами (они всегда или корпускулярные, или волновые).
Следует предостеречь от предположения, что электрон является сложным материальным образованием, состоящим из многих составных частей, которые как-то могут перестраиваться под влиянием различных сил, действующих со стороны окружающей среды и превращающих электрон из образования, обладающего волновыми свойствами, в образование с корпускулярными свойствами. Такая картина была бы по существу эквивалентна предположению о существовании скрытых параметров (в данном случае этими параметрами являются положения различных «частей»), которые определяют поведение электрона в целом. Но, как мы уже видели (гл. 5, пп. 3 и 17), такое предположение о скрытых параметрах нельзя согласовать с современной формулировкой квантовой теории. Превращения электрона из волнового в корпускулярное образование и наоборот, которые предсказываются квантовой теорией, относятся к фундаментальным, но далее не анализируемым изменениям того, что в классической теории называлось «внутренней» структурой электрона. Действительно, квантовая теория требует, чтобы мы совсем отказались от представления, что электрон, или какое-нибудь другое материальное образование, обладает какими-то внутренними свойствами. Наоборот, нужно считать, что каждый объект представляет собой нечто, обладающее лишь не полностью определенными возможностями, которые проявляются при взаимодействии объекта с соответствующей системой.
Эти выводы противоречат представлениям, которые долгое время господствовали как в физике, так и в большинстве других областей
науки: а именно, что вселенную следует рассматривать состоящей из независимых и отдельных частей, которые взаимодействуют по точным динамическим законам и тем самым образуют одно целое. В квантовой теории мы видели, что ни одного свойства этих «частей» нельзя определить вне взаимодействия с другими частями, и, более того, различные типы взаимодействий проявляют различные «внутренние» свойства этих так называемых «частей». Поэтому, по-видимому, необходимо отказаться от представления, что вселенную можно фактически разбить на отдельные части, и заменить это представлением о всем мире как едином целом. Только в классическом пределе можно без всяких оговорок правильно пользоваться представлением о вселенной, состоящей из отдельных частей. Повсюду, где квантовые явления играют существенную роль, мы найдем, что отдельные «части» вселенной могут существенно изменяться с течением времени вследствие неизбежных и неразделимых связей, существующих между ними. Таким образом, мы приходим к картине вселенной как неделимого, но гибкого и постоянно изменяющегося целого.
В гл. 8 и 22 мы дадим дальнейшее уточнение качественного описания квантовой природы материи. Читателю полезно будет после прочтения этих глав опять вернуться к данной главе для лучшего усвоения всех введенных здесь новых представлений.
