|
|
К.В. Киреев
Жаль, что не создан до сих пор
На базе грабель тренажер.
Владимир Вишневский
Тимофей Алексеевич ЛЕБЕДЕВ (1901–1991). Профессор, доктор технических наук, выдающийся русский физик и технолог середины ХХ века,
с 1948 по 1962 г.г. – декан механико-машиностроительного факультета Ленинградского политехнического института им. М.И.Калинина (ныне Санкт–Петербургский Политехнический университет Петра Великого),
с 1947 по 1978 г.г. – заведующий кафедрой металловедения (ныне – кафедра "Технология конструкционных материалов и материаловедение"). Внёс большой вклад в теорию металлических сплавов, ученик Н. А. Бартельса.
В 1954–1957 г.г. публикует в четырёх выпусках свой доклад «О некоторых дискуссионных вопросах современной физики». В 1968 г. выходит книга «О преемственности физических теорий», Труды ленинградского общества естествоиспытателей, том LXX, выпуск 5, ЛГУ. И в 1976 году Общественный институт энергетической инверсии «ЭНИН» выпускает монографию «О ПРЕЕМСТВЕННОСТИ МЕЖДУ ЯВЛЕНИЯМИ МИКРО– И МАКРОМИРА», М.
Тимофей Алексеевич отмечает, что в академических инстанциях «процессы микромира представляют собой замкнутый мир со своими обособленными законами, которые резко и непримиримо отделяют микроявления от наших обычных и понятных нам макроявлений». Он не согласен с подобной точкой зрения, агностической по духу, и он, конечно, против «голого» математического формализма. Известно, что аналогичные суждения встречаются. Но сегодня более–менее пристально посмотрим лишь на соотношение неопределённостей, первоначально опираясь на тексты самого Тимофея Алексеевича.
Процитировав слова Гейзенберга «соотношение неопределенностей можно постулировать как закон природы» (цитата из работы «Физические принципы квантовой теории», стр. II, 1932), Лебедев отмечает, что «это соотношение правильнее квалифицировать как самое обыкновенное и общежитейское правило», в силу того, что данное правило обязательно как для микромира, так и в макроизмерениях. Для пояснения сказанного Тимофей Алексеевич предлагает умозрительный эксперимент.
По абсолютно гладкой поверхности без трения и с постоянной скоростью движется биллиардный шар А. Желая определить его местоположение и скорость движения, мы в качестве анализаторов (или измерителей) используем точно такие же шары. Все шары–анализаторы пронумерованы и стартуют от общей линии, что параллельна линии движения шара А. Скорость шаров–анализаторов обязательно меньше скорости шара А, направление же их движения перпендикулярно к линии движения шара А.
Встретив на своем пути шары–анализаторы, шар А столкнётся с одним из них и, когда такой отринутый шар вернётся к исходной линии, стартует новая порция шаров–анализаторов. Дальнейшее повторение по необходимости.
По величине отклонения от точки старта вернувшегося шара–анализатора можно оценить первый параметр – скорость шара А. Но вот его местоположение нельзя определить строго. Мы можем лишь отметить, что какое–то время тому назад шар А находился в одном месте (где «столкнулся» с шаром–анализатором), а сейчас (в момент возвращения анализатора к стартовой линии) шар А успел передвинуться в другое место. И эта неопределённость местоположения шара А окажется тем больше, чем меньше скорость наших анализаторов.
Не мудрствуя лукаво, поспешим со следующим вопросом – как повысить точность определение координаты шара А в нашем умозрительном эксперименте?
Точность при определении координаты шара А повышается с увеличением скорости шаров–анализаторов. При большей скорости шару–анализатору потребуется меньше времени, чтобы вернуться к линии старта, по этой причине и возможно более точное определение местонахождения шара А, неопределённость в оценке координаты уменьшится. Выглядит бесспорно!
Но при увеличении скорости шаров–анализаторов их бОльшая кинетическая энергия обязательно изменит скорость шара А при столкновении. Получается, что, выигрывая в точности определения координаты, мы проигрываем в точности определения импульса (скорости) шара А. Обратите внимание – мы рассматриваем макрообъекты, а «столкнулись» с неопределённостью, что сродни выводам для микрообъектов.
Тем не менее, наши требования для точного и одновременного определения координаты и скорости шара А сформулируем следующим образом. Нам необходимо иметь:
во-первых, возможно высокую скорость шаров–анализаторов и,
во-вторых, возможно низкую энергию тех же анализаторов.
Математическая запись таких требований можно отобразить неравенством:
Е шара А >> Е шара–анализатора.
Для выполнения данного неравенства необходимы анализаторы с минимальной массой, что позволит иметь малую кинетическую энергию.
В макромире (в том числе и для биллиардного шара А) эти требования выполняются без затруднений, если в качестве «анализатора» взять луч света. Фотоны обладают огромной скоростью по сравнению со скоростью шара А, и, в то же время, не способны изменить его скорость и энергию. Поэтому местоположение и импульс движущегося биллиардного шара будут определены с высокой точностью (практически идеально, иначе игра в бильярд всегда бы заканчивалась крахом).
В таком варианте при одновременном измерении координаты и скорости макрообъекта мы совершенно не замечаем существования каких–либо «соотношений неопределённостей», поскольку в нашем распоряжении имеется чрезвычайно «тонкий» анализатор, именно свет, использование которого исключает механическое воздействие на наш движущийся макрообъект.
Поясним наш вывод короткими реалиями.
В былые времена при той или иной военной кампании нужные команды адресатам доставляли посыльные, и самый знаменитый из них – первый марафонец, древнегреческий воин Фидиппид. Весьма невеликая скорость посыльных не позволяла участникам таких событий (тому или иному командиру, в частности) иметь точную картину происходящего. Практически идеальный результат был достигнут, когда появились оптические приборы – бинокли, стереотрубы и иже с ними, а команды стали передавались по телефону, радио и, в частности, семафорной азбукой. Как видим, положительный эффект обеспечили фотоны, включая и фотоны оптического диапазона.
Теперь о микромире. Здесь мы обнаруживаем весьма существенное воздействие фотона на микрочастицы. В микромире затруднительно, часто и невозможно, выполнить вышеприведённое неравенство, и по этой причине не удастся получить идеальные результаты при определении координат. Изменение в положении электрона при воздействии фотонов подтверждает эффект Комптона. И добавим – Тимофей Алексеевич, развернув неравенство Гейзенберга, показал, что в нём лишь «спрятано» требование минимизации энергии анализаторов по сравнению с энергией измеряемого объекта.
Вот почему не логично соотношению Гейзенберга приписывать особую роль в явлениях микромира. Здесь всего лишь «обыкновенное и житейское правило, согласно которому любой измерительный прибор (анализатор) не должен во время измерения воздействовать на измеряемый объект больше, чем это допускается по смыслу операции» (цитата от Лебедева). Неопределенность при измерении микрообъектов является не абсолютной, а относительной. Ибо отсутствие возможности провести измерение с любой степенью точности сегодня, не означает, что завтра не случится оная.
Знакомство с точкой зрения Лебедева завершим отрывком: «Существо дела заключается в том, что нельзя одновременно измерить координату и скорость любого тела и любой микрочастицы. Энергия «анализаторов» должна быть во много раз меньше энергии соответствующего объекта как при микро–, так и при макроизмерениях».
Переходим в нулевые годы ХХІ века. В Москве выходит трилогия Фернандо Вильфа «Опусы теоретической физики». Фернандо Жозевич ВИЛЬФ (1937–2010) – родился в семье Жозе Альбертовича Вильфа, члена ЦК коммунистической партии Испании.
Фернандо Вильф – доктор технических наук, окончил МЭИ по специальности «Полупроводники и диэлектрики». С 1972 года – профессор на кафедре «Электроника и электротехника» Московского института электроники и математики.
Вильф специалист в области физики полупроводников и полупроводниковых приборов, читал курс по этим дисциплинам свыше 30 лет. Область научных интересов – квантовая механика, метрика электрофизических параметров полупроводниковых материалов, сверхпроводимость, теория относительности.
В своей третьей книге «Опусов…» он более 200 страниц, образно выражаясь, убористого текста посвящает соотношениям неопределённостей. У него свои аргументы, но выводы идентичны выводам Т.А. Лебедева.
Фернандо Жозевич вспоминает Вернера Гейзенберга, который:
в 1927 году анализирует свои мысленные эксперименты,
обнаруживает, что при измерении координаты Х у точечной частицы, обязательно изменение проекции импульса частицы (на ось Х),
изменение импульса частицы практически неустранимо,
постулирует соотношение между погрешностью измерения Х–координаты частицы и величиной изменения проекции импульса частицы на ось Х.
Далее Ф. Вильф скрупулёзно, не редко с улыбкой, анализирует математическую сторону постулата. Напоминая, что погрешности бывают трёх видов – приборная, случайная и методическая, рассматривает их «наличие» в мысленных экспериментах Гейзенберга, и приходит к выводу «о возможной несовместимости в пространстве двух устройств: для измерения в одно и то же мгновение значения Х–координаты частицы, и значения проекции её импульса на ось Х».
Анализ Вильфа очень тщательный, многосторонний с окончательным итогом: соотношения Гейзенберга следует считать не просто не подтверждёнными никакими экспериментами, но и не могущими принципиально быть подтверждёнными какими бы то ни было методами измерений с использованием реальных устройств (с.495, третья книга трилогии).
И вполне очевидно, что Лебедев и Вильф «разрешают» микрообъекту иметь и определённое местоположение, и конечную величину импульса. Для них это бесспорный факт!
Вот слова Фернандо Жозевича: «Замечу, что все создатели квантовой механики и все их верные ученики и последователи … признавали, что в приведённом соотношении (Гейзенберга – КК) фигурируют именно погрешности именно одновремённого измерения значения именно проекции импульса на ось Х и Х–координаты именно частицы. Тем самым точечная частица всем представлялась носителем не только импульса, но и радиус–вектора точки своего нахождения в любое мгновение своего существования».
Но вот одновремённо измерить координату и скорость микрочастицы сегодня технически невозможно? Что же далее?
И вспоминаешь Циолковского: «…природа двуногих всё таки извернётся…».
Уважаемый читатель. Здесь приведена малая толика сведений из книг Лебедева Тимофея Алексеевича и Вильфа Фернандо Жозевича. Напоминаю, что перечень их публикаций можно найти сайтах:
Для ЛЕБЕДЕВА Тимофея Алексеевича – http://bourabai.ru/lebedev/ ;
Для ВИЛЬФА Фернандо Жозевича – https://ru.wikipedia.org/wiki/Вильф,_Фернандо_Жозевич .
К.В. Киреев, Соотношение неопределённостей. Мифы и реальность // «Академия Тринитаризма», М.,
 |