Электрон – волна или частица?

Электрон – это волна или частица? Возможно сказанное далее кому-то покажется странным, но ответ на этот вопрос зависит во многом от выбора языка, на котором мы собираемся судить о свойствах электрона как волны и как частицы. Язык направляет наше мышление, об этом хорошо знают программисты в отношении искуственных языков, однако и естественный язык, его смысловое наполнение, в этом плане не исключение. Но сначала обратимся к мнению сограждан, для которых вопросы волновых, как и корпускулярных, свойств электрона оказались актуальными. Таковые мнения я обнаружил в обсуждении http://otvet.mail.ru/question/44642157. Привожу только краткие отрывки.

 

Николай Пименов, Ученик. Нифига не могу понять, почему он ведёт себя то как волна, то как частица.

 

Человек разумный, Мыслитель. Вообще, электрон в процессе движения проявляет корпускулярно-волновые свойства - является одновременно и волной, и частицей. Подобное состояние называется квантовой суперпозицией. Значит, дебройлевская волна характеризует электрон, а электрон - дебройлевскую волну: волну нельзя локализовать в пространстве, но ее импульс можно рассчитать; координата частицы известна, но скорость рассчитать точно нельзя. Отсюда и принцип неопределенностей, а от него - волновая функция. Квадрат модуля амплитуды волны есть вероятность обнаружить электрон в рассматриваемой области.

 

Рэдрик Шухарт Мудрец. Электрон . это частица. И только и всегда ЧАСТИЦА.

 

А дебройлевские функции (волны) . это придуманный из головы способ описания поведения этой частицы. Эти "волны" даже не материальны.

 

[vs] Мудрец. Волновые свойства проявляют любые частицы, и чем больше масса частицы, тем более короткая волна ей соответствует.

 

Бобр Оракул. "На самом деле", электрон - не волна и не частица, это нечто, имеющее свойства и того, и другого. Просто в наших мозгах нет таких понятий, вот мы, для удобства, и называем его то волной, то частицей.

 

Кrab Bark Просветленный. Лучше всего представлять себе электрон как частицу, которая не имеет плавной траектории, а "проявляется" то в одном, то в другом месте пространства с разной вероятностью.

 

Walera Butorin Мыслитель. Наблюдая за полётом электрона, на пути которого ставят препятствие с маленькой дырочкой, обнаружили такой интересный факт: до препятствия электрон летит по прямой, пройдя же сквозь маленькую дырочку в препятствии, электрон изменят направление своего движения. Если последовательно, друг за другом пропустить несколько электронов сквозь эту дырочку в препятствии, то большинство из них полетит под некоторым углом к прежней траектории, если же за препятствием поставить какую-нибудь мишень, то электроны оставят на ней следы ударов. Если посмотреть в итоге на следы всех ударов по мишени, то можно обнаружить на мишени ряд колец, напоминающих волны. Вот эту способность электронов и называют их "волновой характеристикой. Установили, что попадание электрона в какую-либо точку мишени носит вероятностный характер и поэтому подсчитывается по формулам теории вероятности, Формулы эти называются волновыми функциями и это название перешло от них на характеристику электрона, Хотя в действительности неизвестно является ли электрон волной какого-либо процесса.

 

Хранитель леса Мыслитель. Если бы это поняли и объяснили другим - получили бы нобелевскую премию.

 

Мы электронов не видели пока, потому можем только догадываться.

 

Здесь, в высказываниях, представлен едва ли не весь спектр мнений, который можно найти в научной литературе. Далее продолжу от своего лица.

 

По-моему, безусловно то, что при движении электрона проявляются свойства волны и частицы. Далее, вопрос можно рассматривать в рамках договоренности относительно используемого нами языка. Если мы условимся, что свойства волны может проявлять только волна, а свойства частицы только частица, тогда мы должны сделать вывод, что при движении электрона должны быть в реальности и частица и волна. При этом, согласно нашей договоренности, частица не является волной, а волна не является частицей. Иначе говоря, при движении электрона имеются реально и частица и волна. Как это может быть – это уже отдельный вопрос.

 

Для начала, вернее для продолжения обсуждения, условимся, что предмет обсуждения реален, то есть реально при движении электрона есть и волна, и частица, иначе нам просто не о чем было бы говорить. Итак, как это может быть. Если мы для анализа вопроса выбираем язык реальности, то есть, язык, отражающий то, что мы видим и имеем вокруг себя, то объяснение сочетания волны и частицы приобретает естественный смысл. Любое движение тела (видимого аналога частицы) происходит в реальной среде и сопровождается волной. Двигающийся катер гонит от себя волны, а волны заставляют катер совершать неупорядоченные (вероятностные) колебательные движения. Летящая пуля свистит, т.е. тоже возбуждает звуковую волну, которая находится в контакте с этой большой частицей и воздействует на нее, заставляя колебаться, хотя подобные волновые колебания пули и сложно проследить. При движении щепки на волне также имеют место и частица (щепка) и волна, придающая движению частицы волновой характер.

 

Если мы при выборе нашего языка соглашаемся с тем, что следствие не может быть без причины, то можем считать, что волнообразные свойства движению электрона придает сопровождающая его волна. Все это следует из соглашений, то есть смысла слов употребляемого нами языка. А вот какова природа этой волны - сам по себе выбранный нами язык ничего безусловного не может сказать. Но можно повторить уже высказанное положение (оно, в принципе, есть и в ответах вышеприведенного обсуждения), что не только движение электрона, но и движение любого объекта в нашем повседневно наблюдаемом мире сопровождает волна. Тезис о том, что дуализм "волна-частица" присущ только микромиру – это лишь предположение и не более того.

 

Почему волна носит вероятностный характер? – Ну, это тоже не трудно объяснить, если в нашем языке мы будем обходиться без мистических определений. Представим щепку на волне во время града. В среднем, траектория движения щепки будет описываться также, как и в отсутствие града, но локальные отклонения от траектории будут вызываться внешними по отношению к волне причинами, носящими стохастический, он же случайный, характер. Колебательные, волновые, движения мчащегося катера тоже имеют вероятностный характер, зависящий от случайностей взаимного наложения сопровождающих катер волн. Поскольку, согласно нашему соглашению, следствий без причин не бывает, то и вероятностные отклонения в движении электрона от усредненной характеристики этого движения, вызываются случайными факторами, возможно факторами, внешними по отношению к сопутствующей движению электрона волне.

 

Что это за внешние факторы не известно. Но тезис одного из участников обсуждения о том, что электрон – это не волна и не частица, а нечто такое, для чего в наших мозгах нет подходящих понятий, если лишь предположение относительно природы вещей. Противоположное предположение заключается в том, что события микромира могут быть описаны на нашем языке, сформировавшемся в условиях повседневного контакта с макромиром. В пользу этого допущения свидетельствуют данные исследований атома водорода, которые я ниже привожу:

 

Физикам удалось сделать фотографии атома водорода

 

http://www.km.ru/science-tech/2013/05/27/issledovaniya-rossiiskikh-i-zarubezhnykh-uchenykh/711672-fizikam-udalos-sdel

 

14:34 27.05.2013

 

Группе ученых из разных стран удалось получить фотографии атома водорода, на которых видно распределение электронной плотности, полностью совпадающее с теоретическими расчетами, сообщает Physical Review Letters, опубликовавший результаты работы.

 

Изображения были получены с использованием фотоионизационного микроскопа, а суть метода в последовательной ионизации атомов водорода – отрывании от них электрона с помощью электромагнитного облучения. Затем отделившиеся электроны направляют на чувствительную матрицу через положительно заряженное кольцо, которое отклоняет электроны в сторону и выполняет роль линзы, увеличивая изображение в миллионы раз.

 

Напомним, что этот метод был описан в 2004 году и использовался для получения снимков отдельных молекул.

 

Попадание одного электрона дает одну точку, поэтому ученые накопили порядка 20 000 отдельных электронов от разных атомов и затем составили усредненное изображение электронных оболочек.

 

 

P.S. Только что смотрел книгу одного из создателей квантовой теории В. Гейзенберга "Физика и философия". Этот автор, вернее один из авторов, мистификаций в части так называемой копенгагенской интерпретации квантовомеханической теории порой не стесняется показать себя и материалистом. Вот что я нашел у него по части, имеющей отношение к объяснению вероятностного поведения электрона как волны и как частицы, а также по части возможности использования обычного языка для описания процессов микромира:

 

"Необходимо обратить внимание на то, что квантовомеханистическая система, которую следует рассматривать согласно методам квантовой механики, на самом деле является частью значительно большей системы, в конечном счете – всего мира. Она находится во взаимодействии с этой большой системой, и мы должны добавить еще, что микроскопические свойства большей системы, по крайней мере в значительной степени, неизвестны. Эта формулировка, несомненно, правильно описывает положение дел, ибо система вовсе не могла бы быть предметом измерений и теоретических исследований, если бы она вообще не принадлежала к миру явлений, если бы ее не связывало никакое взаимодействие с большей системой. Взаимодействие с этой большей системой, с ее в значительной степени неизвестными, микроскопическими особенностями вводит тогда в описание – а именно и в квантовомеханическое, и в классическое описание – новый статистический элемент, который должен быть принят во внимание при рассмотрении системы".

 

Правда, текст извлечений я, для ясности, сократил, особенно в части упоминаний о наблюдателе и духе, не имеющих, с моей точки зрения, отношения к свойствам электрона как частицы или волны. Но вопрос о выборе языка обсуждения я сохранил:

 

"Мы знаем, что всякое понимание в конце концов покоится на обычном языке, так как только в этом случае мы уверены в том, что не оторвались от реальности, и поэтому мы должны быть настроены скептически против любого вида скепсиса в отношении этого обычного языка и его основных понятий и должны этими понятиями пользоваться так, как ими пользовались во все времена".

 

Анонсы других статей

Copyright © 2009 - 2017 Алгоритмист | Правовая информация
Сделано в JustCreative | Карта сайта
Яндекс.Метрика