[B]Sagittarius, [/B]ну тут, все таки, не совсем так как вы представили, прежде нужно договориться о том что мы принимаем математическую модель квантовой физики, по ней получается что погрешность измерения импульса возрастает тем выше чем точнее мы определяем координату... ну в общем об этом вы достаточно полно сказали... из этого принципа родился целый раздел "некоммутативная математика" или как её полушутя называют "квантовая математика", то есть математика в которой правило коммутативности (a+b = b+a) не соблюдается и a+b не равно b+a. Однако ноги растут вовсе не из измерений, а именно из математической модели, а изначально из идеи о самих квантах как таковых (неделимых порций энергии).
[B]***[/B]
- А что, действительно есть такой фильм?
- Какой?
- Ну вот о квантовой механике.
- Не знаю. Сегодня нет, завтра будет.
- Надеюсь, не Вам его придется делать.
- А почему бы и нет?
- Вы храбрая женщина! Не советую, ничего не получится.
- Почему? Очень сложно? А разве о сложном нельзя рассказать понятно?
- Рассказать, допустим, можно, не всем конечно. Но кино должно, главным образом, показывать. Верно? А в атомной механике ничего нельзя изобразить.
- Почему?
- Потому что ничего нельзя увидеть.
- А это уж, простите, не верно. Если атом нельзя увидеть, я могу себе его представить. А представив, изобразить.
- Да…(задумчиво). Но атом нельзя себе представить. И уж тем более изобразить.
- Тут уж позвольте с Вами не согласиться, это уж по нашей части. Человеческой фантазии доступно все. Если у Вас есть воображение, Вы можете представить себе все что угодно.
- Кроме того, что представить себе не возможно. А атом, электроны, протон, словом все то, чем занимается квантовая механика.
- Был такой великий физик Резерфорд, может быть слышали?
- Приходилось.
- Так вот однажды он сказал своим ученикам: «Теперь я знаю как выглядит атом». Он именно так и сказал, выглядит. И нарисовал в центре положительно заряженное ядро, а вокруг отрицательно заряженные электроны. Было такое?
- Было!
- Значит все-таки можно показать как выглядит атом.
- Нет!
- Ну, знаете, по-моему, нас здесь просто морочат…
- Дело в том, что Ваш атом ни сможет прожить и доли секунды.
- Почему?
- Простите за примитивный вопрос. Как взаимодействуют разноименные электрические заряды?
- Притягиваются. Ну притягиваются, это еще в школе проходят.
- Видите! Они притягиваются. Стало быть в Вашем атоме, отрицательные электроны должны притянуться к положительному ядру, и упасть на него. Верно?
- Нет, не верно!
- Почему?
- Потому что электроны движутся. Они вращаются вокруг ядра как планеты вокруг Солнца. Планеты ведь не падают на Солнце.
- Да, но планеты электрически нейтральны, а электрон обладает электрическим зарядом.
- Ну и что?
- А то, что по классической теории заряженные частицы, вращаясь по орбитам, должны излучать свет, то есть терять энергию. Значит опять-таки падать на ядро.
- Ну что же, попробуем начать сначала. Мир состоит из атомов. Это верно.
- Как дважды два.
- Атом состоит из ядра и электронов.
- Совершенно верно.
- Ядро заряжено положительно, а электрон отрицательно.
- Да.
- И они должны притягиваться.
- Ну, куда же им деваться?
- Все это проверенно и доказано?
- Да. Доказано точными экспериментами.
- Стало быть, если электроны неподвижны, ядро их немедленно притягивает, и атом разрушается. Правильно?
- Конечно.
- Значит, чтобы атом сохранился, электроны непременно должны двигаться, то есть вращаться вокруг ядра?
- Совершенно верно.
- Но, вращаясь, таким образом, они, по-Вашему, должны излучать свет.
- Да.
- То есть терять энергию.
- Да.
- То есть все-таки падать на ядро?
- Здесь мы уже были. Ну как, начнем сначала?
- Если рассуждения приводят к абсурду, значит, где-то скрыта ошибка?
- Правильно. Именно так и подумали физики.
- И что же, они нашли ошибку?
- Да, ошибалась классическая теория. Она считала излучение непрерывным.
- А оно оказалось прерывистым?
- Совершенно верно.
- Это сразу меняет дело?
- О, да! И гораздо больше, чем хотелось бы физикам.
- Им хотелось понять, почему электроны не падают на ядро. Они это поняли?
- Да.
- Ну и как же в этом случае выглядит атом?
- Никак. Атом в этом случае не выглядит. Он лишается облика.
- Мы должны поверить на слово?
- Ну, это как Вам будет угодно.
- Я предпочла бы получить доказательства.
- О, вы еще и упрямая женщина.
- Скажем, лучше, любознательная. Итак, излучение оказалось прерывистым.
- Да. Оказалось, что атомы поглощают энергию, а затем излучают ее, только определенными дозами.
- Квантами.
- Совершенно верно. Квантами. А квант энергии, это нечто не делимое, то есть на меньшие дозы он уже не мельчится.
- Ну что же, пока все понятно. То есть проще простого.
- Вы уже, вероятно, поняли, почему электрон не падает на ядро?
- Конечно, природа им не велит.
- Совершенно верно. Это прекрасно сказано. Теория велит, а природа запрещает. Именно так рассуждал и Нильс Бор.
- Простите, кто рассуждал?
- Нильс Бор – великий датский физик.
- А! И что же мы с ним решили?
- Решили довериться природе. Бор предположил, что если электрон не падает на ядро, значит, в атоме должны быть такие орбиты, по которым электрон движется не излучая света, и не теряя энергии.
- А другие орбиты?
- А других орбит нет. Есть только разрешенные. Остальные запрещены природой.
- А как же излучение? Ведь атомы все-таки излучают свет.
- Конечно. Но только квантами. То есть скачками. И только в те моменты, когда электрон переходит с верхних орбит на нижние.
- Есть последняя орбита, с которой электрон упасть не может.
- Совершенно верно. Вы все поняли.
- Прекрасно. Теперь посмотрим, как устроен атом.
- Наглядно, с шариками?
- Непременно.
- Нельзя. Они уже обречены.
- Кто?
- Шарики. Вы разве не заметили? Хотя, между прочим, Бор тоже не сразу увидел.
- Ну вот, это тонкости, ими можно пренебречь. Зато как наглядно все получается. Допустим атом, поглотил какое-то количество энергии. И эта энергия подняла наш электрон на самую высокую орбиту. И вот по верхней орбите нашего атома катится шарик, изображающий электрон. Он находится на разрешенной орбите, и поэтому движется не теряя энергии.
- Да, но остаться в таком состоянии атом не может. Он стремиться к устойчивости, и должен лишнюю энергию излучить.
- Пожалуйста, шарик падая, излучает квант света, и оказывается на соседней орбите. Потом опять квант света, и следующая орбита. И так прыжками до конца. И вот электрон на самой нижней орбите. Дальше падать ему запрещено. Больше нет орбиты, нет избыточной энергии. И шарик катится до тех пор, пока новая порция энергии снова не поднимет его вверх. Здорово? Вот что значит воображение!
- Ну конечно! Природа ведь устроена просто! Можно мне Вам задать один вопрос?
- Да.
- Скажите, пожалуйста, что происходит с Вашим шариком, когда он находится между орбитами?
- Ничего особенного, он просто падает.
- Просто падает… Но ведь падение это процесс, нечто непрерывное, верно?
- Ну, допустим.
- Что значит допустим? Вы что, знаете другой способ падения?
- Нет, конечно.
- Значит в промежутках между орбитами Ваш электрон терял энергию непрерывно.
- Выходит так.
- А где же тогда неделимые кванты? Вы понимаете, квантовые скачки лишены протяженности. Есть начало скачка и конец. И никакой середины.
- То есть как никакой середины?
- А вот скажем так. У Вас есть только неразменные рубли, и тратить их постепенно Вы не можете, только сразу. Вот был рубль, и нет рубля, и никаких полтинников.
- А, ну вот это другое дело! Это понятно!
- Вообщем Вы хотите сказать, что между орбитами электрон находиться не может?
- Именно.
- Никогда? Даже во время падения?
- Конечно.
- То есть, скажем, электрон находился на шестой орбите, а оказался на пятой. А между ними он не был.
- Да.
- Да, это действительно похоже на бред. Это невозможно представить.
- Правильно. Я Вам об этом и говорил.
- Ну, может быть ни атомы так странно устроены, а головы физиков?
- А Вы думаете, физики так легко примирились с квантами? Вот послушайте: «Физика снова зашла в тупик. Я предпочел бы стать комиком в кино. Или кем-нибудь в этом роде, и не слышать ничего о физике» – это сказал известный физик-теоретик Вольфганг Паули.
«Я как страус, прячу голову в песок относительности, чтобы не глядеть в лицо гадким квантам» – это написал Альберт Эйнштейн.
«Если мы собираемся сохранить эти проклятые квантовые скачки, то я жалею, что вообще имел дело с квантовой теорией» – это сказал Эрвин Шредингер. А он не просто имел дело с квантовой теорией, он один из тех, кто ее создавал.
- А что сказал Бор?
- Бор? Бор сказал, что есть вещи настолько серьезные, что о них можно говорить только шутя.
- И все-таки эти проклятые кванты пришлось сохранить?
- Пришлось.
- А зачем?
- А затем, что их невозможно отвергнуть.
- Ну почему?
- Потому что только они объясняют явления, которое мы постоянно наблюдаем, и никак иначе объяснить не можем.
- Какие, например?
- Вы когда-нибудь видели атомные спектры?
- Да, конечно.
- Если вы помните, спектр любого элемента выглядит так, тонкая светлая линия, а за ней чернота. Потом снова светлая линия, и опять чернота. И так далее. Что это по-вашему значит?
- Ну, это понятно. Светлая линия, там где электрон отдает энергию, то есть излучает свет, а чернота – излучения нет.
- Правильно. А где же падение? Его нет. Есть полный свет или полная темнота, и между ними никаких переходов. И тут уж ничего не поделаешь. Потому что это не физики выдумали, это природа устроила.
[B]- Вам нужно падение без падения? Пожалуйста. Вот шарик на верхней орбите. Раз, и вот он на нижней. Начало скачка и конец. И никакого падения. Вот что значит кино! Есть вопросы?
- Есть. Скажите, пожалуйста, почему Ваш электрон упал именно в этой точке орбиты?
- А где он по-вашему должен упасть?
- Не знаю. И никто не знает.
- Так, опять пошла мистика.
- Точка падения тела, это ведь конец траектории, то есть конечная точка пути. Верно?
- Конечно.
- Но ведь в нашем случае пути не было.
- Не было.
- А если траектории не было, то где ее конечная точка?
- Если траектория не известна…
- Простите, здесь надо быть точным. Она не то чтобы не известна, ее просто нет. Понимаете. Траектории нет. Не существует в природе. Ну мы же только что доказали.
- Ну что же. Точку падения можно же рассчитать.
- Каким образом, простите?
- Если известна начальная точка и скорость…
- Если есть начальная точка и скорость, то есть и траектория, ей просто некуда деваться. А траектории нет.
- Ну и что же?
- Значит, нет либо скорости либо точки.
- То есть что-то из двух нам не известно.
- Нет. Мы тут совсем не причем. Просто чего-то действительно нет.
- Электрон как-то движется?
- Движется.
- Значит, у него есть скорость?
- Есть.
- Перед падением он где-то находится?
- Находится.
- Значит, есть начальная точка?
- Есть.
- Так о чем же мы спорим?
- Вместе нет. Понимаете? А раздельно есть и то, и другое. А вместе нет. Иначе непременно должна быть траектория. А ее ведь нет.[/B]
- Но орбиты, это ведь тоже траектория?
- Конечно.
- Так как же они образованы?
- А орбит тоже нет… Так устроен микромир. Его не возможно вообразить. Его можно понять, осмыслить, только оперируя законами математики.
- То есть простым смертным это не доступно?
- Ничего не поделаешь.
- И этот бредовый мир действительно существует?
- А он совсем не бредовый. Странный, да, но не бредовый. Бредовый мир, извините, изобразили Вы.
- Я?
- Напомнить? Вот шарик на верхней орбите. Раз… И вот он на нижней… И никакого падения! Было такое?
- Было. Ну и что?
- Вот это действительно бред. В это никто не поверит, и правильно сделает.
- Позвольте, но это уже не по правилам. Вы же сами так говорили.
- Я говорил электрон, а не шарик. Потому что шарик не может себя так вести. Он не может быть одновременно и здесь, и там.
- А электрон может?
- Может.
- Может быть одновременно и здесь и там?
- Да. Потому что он не просто очень маленький шарик. Вернее потому что он так непостижимо мал, он уже не только частица материи.
- Но еще и волна?
- Ну вот, Вы же сами все знаете…
- Я действительно кое-что слышала об этом, но как-то не вникла.
- Именно. И потому не удивились. А Бор не даром сказал: «У кого от квантовой теории не закружилась голова, тот в ней ничего не понял!». И мы остановились там, где квантовая механика только начинается…
[B]© Центрнаучфильм "Физика в половине десятого".[/B]
Это я так, как небольшое развлечение рассказик приплел, в нем и озвучена главная мысль: дело в том, что чего-то действительно нет, нет либо точки, либо скорости, а иначе непременно должна быть траектория, а траектории нет. Так что получается именно неопределенность, а не неопределяемость
