• Авторизация
Дневник Хворостенко Лента друзей - Дневник - Полная версия


АДЕКВАТНА ЛИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ МОДЕЛЬ МИКРОФИЗИКЕ 05-09-2014 05:43 к комментариям - к полной версии - понравилось!


 

В микрофизике, изучающей поведение микрообъектов (элементарных частиц), тоже иногда встречаются "намёки" на недостаточную адекватность пространственно-временной модели объектам исследований. Так, принцип дополнительности, сформулированный Н.Бором (1927), и принцип неопределённости В.Гейзенберга (1927) накладывают определённые ограничения на возможности измерения сразу двух пространственно-временных характеристик микрообъекта. И.Лакатос (1970) справедливо критиковал Н.Бора, который "своим знаменитым принципом дополнительности признал (слабую) противоречивость в качестве основной характеристики фактов, лежащих в "фундаменте" природы". Если бы в физике использовалась только модель двумерного пространства, то проекции трёхмерного объекта на разные плоскости тоже считались бы дополнительными в смысле Бора, но нет оснований относить подобную дополнительность к "фундаменту" природы, а не к фундаменту используемой модели.
Фактически оба принципа демонстрируют неполноту описания микрообъекта пространственно-временной моделью, так как приходится проецировать объект на эту модель или одной "стороной", или другой, что напоминает двумерное фотографирование трёхмерного лица или анфас, или в профиль.
[568x608]
Природа сама себе не противоречит. Противоречивыми могут быть только различные описания природы.
 
Ещё более наглядно видна недостаточная адекватность пространственно-временной модели из уравнения Дирака, описывающего динамику волновой функции фермиона. В этом уравнении спин частицы направлен вдоль одной из декартовых координатных осей, и нет возможности описать промежуточное положение спина. Проекция спина фермиона на любую прямую линию в пространстве может принимать с разными вероятностями только два значения: или +1/2, или -1/2; что невозможно описать геометрически. Следовательно, пространство является недостаточно адекватной моделью для описания элементарных частиц со спином. В физических расчётах приходится дополнять геометрию негеометрическими коммутационными соотношениями и принципом неопределённости.
 
Уравнение Дирака демонстрирует ещё одно проявление неадекватности применяемой сейчас в физике модели пространства. Решения уравнения Дирака - это четырёхкомпонентная спинорная волновая функция, которая в рамках этой модели характеризуется своеобразным пространственным свойством: описываемую ею частицу нужно повернуть не на один, а на два полных оборота вокруг своей оси, чтобы частица возвратилась в исходное положение.
 
Такой эффект наблюдается, например, если катить монету по ободу другой монеты того же номинала. За время полного оборота первой монеты по ободу она дважды обернётся вокруг своей оси. Следовательно, даже повороты в пространственной модели отображают нечто, выходящее за пределы модели.
По другому эта неадекватность проявляет себя в современной модели фотона. Паули (1926) отмечал, "что все предпринятые до сих пор попытки ввести непосредственно в теорию какие-либо гипотезы относительно протекания переходов оказались бесплодными... Очевидно, обычным пространственно-временным представлениям чужды дискретные изменения физических свойств, происходящие при переходах атомов из одного состояния в другое". Дальнейшее развитие квантовой теории не смогло преодолеть эту неадекватность пространственно-временной модели.
Луи де Бройль (1946) по этому поводу писал:"Итак, можно сказать, что фотонная гипотеза, превосходно объясняющая явления фотоэффекта и комптоновского рассеяния, не даёт возможности построить последовательную корпускулярную теорию излучения. Она требует развития более глубокой теории, в которой излучение может обладать и волновыми и корпускулярными аспектами, причём связь между ними должна быть установлена так, чтобы выполнялось соотношение Эйнштейна". Он имел в виду, что в соотношении E = hv; фотон обладает одной единственной частотой v;, что предполагает бесконечную длительность фотона во времени. Это противоречит корпускулярной его модели, согласно которой он не должен существовать до того, как был излучен, и после того, как был поглощён веществом.
 
Корпускулярный фотон конечной длительности должен был бы обладать бесконечным спектром частот с постепенно убывающей амплитудой. Были проведены специальные эксперименты по искусственному вырезанию специальным затвором весьма короткого импульса из потока лазерных фотонов. Оказалось, что все фотоны, пропущенный этим затвором, были по-прежнему моночастотными, но обладали разными частотами (энергиями), вероятности обладания которыми разными фотонами полностью соответствовали спектру импульса затвора.
 
Ещё в большей степени противоречивость пространственно-временной модели фотонов проявилась в однофотонных экспериментах. Здесь, так же как в экспериментах с затворами, длительность существования фотона не может превышать времени его пролёта между лазером и фотодетектором, тем не менее пространственная интерференционная картина ансамбля фотонов соответствовала модели его бесконечной длительности.
Характерно, что в микрофизике, как и в теории относительности, вид проецирования на модель определяется наблюдателем, который может изучать микрообъект "анфас" (корпускула) либо в "профиль" (волна). Но здесь явно дело не в недостаточности размерности пространства, а в необходимости использовать в микрофизике качественно иную негеометрическую модель.
 
Квантовая теория описывает не микрообъекты "как таковые", а скорее результаты их взаимодействия с макроскопическими приборами, трактуемыми в рамках пространственно-временной модели. Именно поэтому в ней стохастичность исследуемых явлений рассматривается не как результат действия определённых физических механизмов, а как данность. Если же участь, что измерительный прибор состоит из микрообъектов, то вероятности разных результатов измерений окажутся следствием реальных стохастических процессов взаимодействия микрообъектов с микрообъектами.
вверх^ к полной версии понравилось! в evernote


Вы сейчас не можете прокомментировать это сообщение.

Дневник АДЕКВАТНА ЛИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ МОДЕЛЬ МИКРОФИЗИКЕ | Хворостенко - Дневник Хворостенко | Лента друзей Хворостенко / Полная версия Добавить в друзья Страницы: раньше»