Корпускулярно-хвильовий дуалізм у сучасній фізиці

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Уявлення А. Ейнштейна про кванти світла, послужили в 1913 р. відправним пунктом теорії Н. Бора, через 10 років знову надали плідне вплив на розвиток атомної фізики. Вони привели до ідеї про «хвилі матерії» і тим самим заклали основу нової стадії розвитку квінтове теорії.

У 1924 р. відбулася одна з найбільших подій в історії фізики: французький фізик Л. де Бройль висунув ідею про хвильових властивості матерії. У своїй роботі «Світло і матерія» він писав про необхідність використовувати хвильові і корпускулярні уявлення не тільки у відповідності з вченням А. Ейнштейна в теорії світла, але також і в теорії матерії.

Л. де Бройль стверджував, що хвильові властивості, поряд з корпускулярними, притаманні всім видам матерії: електронам, протонам, атомам, молекул і навіть макроскопічними тілах.

У 1926 р. австрійський фізик Е. Шредінгер знайшов математичне рівняння, що визначає поведінку хвиль матерії, так зване рівняння Шредінгера. Англійський фізик П. Дірак узагальнив його.

Смілива думка Л. де Бройля про загальне «дуалізм» частинки і хвилі дозволила побудувати теорію, за допомогою якої можна було охопити властивості матерії і світла в їх єдності. Кванти світла ставали при цьому особливим моментом загального будови мікросвіту.

Хвилі матерії, які спочатку представлялися як наочно-реальні хвильові процеси за типом хвиль акустики, взяли абстрактно-математичний вигляд і отримали завдяки німецькому фізику М. Борну символічне значення як «хвилі імовірності».

Проте гіпотеза де Бройля потребувала досвідченому підтвердженні. Найбільш переконливим свідченням існування хвильових властивостей матерії стало виявлення в 1927 р. дифракції електронів американськими фізиками К. Девісон і Л. Джермером.

Корпускулярно-хвильовий дуалізм у сучасній фізиці став загальним. Будь-який матеріальний об'єкт характеризується наявністю як корпускулярних, так і хвильових властивостей.

Той факт, що один і той самий об'єкт виявляється і як частка і як хвиля, руйнував традиційні уявлення. Форма частки увазі сутність, укладену в малому обсязі або в кінцевій області простору, тоді як хвиля поширюється за його величезним областям. У квантовій фізиці ці два описи реальності є взаємовиключними, але дорівнює необхідними для того, щоб повністю описати аналізовані явища.

Квантово-механічний опис мікросвіту грунтується на співвідношенні невизначеностей, встановленому німецьким фізиком В. Гейзенбергом, і принципі додатковості Н. Бора.

У своїй книжці «Фізика атомного ядра» В. Гейзенберг розкриває зміст співвідношення невизначеностей. Він пише, що ніколи не можна одночасно точно знати обидва параметри - координату і швидкість. Ніколи не можна одночасно знати, де знаходиться частинка, як швидко і в якому напрямку вона рухається. Якщо ставиться експеримент, який точно показує, де частка перебуває в даний момент, то рух порушується в такому ступені, що частку після цього неможливо знайти. І навпаки, при точному вимірюванні швидкості не можна визначити місце розташування частинки.

З точки зору класичної механіки, співвідношення невизначеностей представляється абсурдом. Щоб краще оцінити становище, потрібно мати на увазі, що ми, люди, живемо в макросвіті і, в принципі, не можемо побудувати наочну модель, яка була б адекватна мікросвіту. Співвідношення невизначеностей є вираз неможливості спостерігати мікросвіт, не порушуючи його. Будь-яка спроба дати чітку картину мікрофізичних процесів повинна спиратися або на корпускулярне, або на хвильовому тлумачення.

Фундаментальним принципом квантової механіки, поряд зі співвідношенням невизначеностей, є принцип додатковості, якому Н. Бор дав наступне формулювання «Поняття частинки і хвилі доповнюють один одного і в той же час суперечать один одному, вони є доповнюючими картинами того, що відбувається».

З теоретичної точки зору, мікрооб'єкти, для яких суттєвим є квант дії М. Планка, не можуть, розглядатися так само, як об'єкти макросвіту, адже для них Планка константа h з-за її малої величини не має, значення. У мікросвіті корпускулярна і хвильова картин самі по собі не є достатніми, як у світі великих тел. Обидві «картини» законні, і протиріччя між ними зняти не можна. Тому корпускулярна і хвильова картини повинні доповнювати одна одну, тобто бути комплементарними. Тільки при обліку, обох аспектів можна отримати загальну картину мікросвіту.

Згідно сучасним уявленням, структура елементарних частинок описується за допомогою безперервно виникають і знову розпадаються «віртуальних» часток. Наприклад, мезон будується з віртуального нуклона і антінуклона, які в процесі анігіляції (лат. annihilatio, букв, знищення) безперервно зникають, а потім утворюються знову.

Формальне залучення віртуальних частинок означає, що внутрішню структуру елементарних частинок неможливо описати через інші частинки.

Задовільною теорії походження та структури елементарних часток поки немає. Багато вчених вважають, що таку теорію можна створити тільки при обліку космологічних обставин. Велике значення має дослідження народження елементарних частинок з вакууму в сильних гравітаційних і електромагнітних полях, оскільки тут встановлюється зв'язок мікро-і мегасвіті. Фундаментальні взаємодії у Всесвіті, в мегасвіті визначають структуру елементарних частинок і їх перетворення. Очевидно, потрібно вироблення нових понять для адекватного опису структури матеріального світу.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Доповідь
11кб. | скачати


Схожі роботи:
Корпускулярно хвильовий дуалізм
Корпускулярно-хвильовий дуалізм
Корпускулярно-хвильовий дуалізм речовини
Проблема ефіру в сучасній фізиці
Напівпровідники в сучасній фізиці і техніці
Хвильовий опір
Хвильовий генетичний код
Лекция 7 Хвильовий опір хвильовода
Дуалізм
© Усі права захищені
написати до нас