§ 18. Корпускулярно-волновой дуализм и дополнительность

Если исходить из принципа дополнительности, то корпускулярноволновая двойственность квантовых объектов перестает быть парадоксальной: волновой и корпускулярный аспекты оказываются дополнительными и проявляются во взаимоисключающих экспериментальных условиях. Всякая попытка выявить один из аспектов поведения требует соответствующего экспериментального устройства, которое лишает нас возможности наблюдать другой аспект поведения объекта.

Рис. 22. Дополнительность корпускулярного и волнового аспектов явления в опыте Юнга. — источник, — экран Юнга, Е — экран детектора. На рисунке и Е твердо фиксированы на общей подставке. Экспериментальное устройство позволяет выявить интерференционную картину, но не позволяет получить какой-либо информации относительно траектории каждого фотона.

Рассмотрим, например, дифракционный опыт Юнга. Монохроматическое излучение от источника 5 проходит через экран У с двумя отверстиями расстояние между которыми есть а затем образует на экране Е, отстоящем от на расстоянии интерференционную картину (рис. 22). Расстояние между полосами равно где: длина волны излучения. В, этом опыте

источник и экраны У и жестко укреплены на общем основании. Сами полосы можно наблюдать только, если положение (вдоль ) экрана У по отношению к и фиксировано с точностью причем (ради простоты предполагаем, что источник находится на бесконечности). Корпускулярный аспект излучения можно выявить в том случае, если известно, через какое отверстие экрана У прошла частица. Для этого проще всего измерить импульс, переданный экрану У при прохождении частицы; он будет отличаться на в зависимости от того, через какое отверстие прошла частица обозначает импульс частицы). Измерение должно быть выполнено с такой точностью, чтобы Но чтобы проявились одновременно оба аспекта поведения квантового объекта необходимо, чтобы оба неравенства удовлетворялись одновременно, т. е. что невозможно, так как измерительное устройство само является квантовым объектом и удовлетворяет соотношениям неопределенности. Любая попытка выявить корпускулярный аспект поведения излучения приведет к смазыванию интерференционной картины (см. задачу 11).