Главная > Разное > Динамика и информация
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

20. Микромир и макромир

Открытие квантовой механики сразу поставило много вопросов, ответы на которые до сих пор нельзя считать вполне удовлетворительными. Впрочем, это не мешает пользоваться мощным теоретическим аппаратом квантовой теории в применении к обширному кругу физических явлений. И нигде еще квантовая механика не потерпела фиаско, объясняя практически все, что было обнаружено экспериментально (мы имеем в виду прежде всего нерелятивистскую теорию). Тем не менее остается вопрос, почему теория предсказывает только вероятности случайных процессов микромира, да и почему эти процессы являются случайными. А самое главное — трудно понять, где лежит граница между квантовой и классической физикой.

То, что классические макроскопические тела не имеют никаких видимых волновых свойств, очевидно каждому из нас. А с другой стороны, все микрочастицы ведут себя в точности так, как предсказывает квантовая механика, свидетельствуя об универсальности волновой сущности микромира. Итак, где же лежит промежуточная область, и если она есть, то каким теоретическим аппаратом ее можно описывать?

В этом разделе мы обсудим этот вопрос чисто качественно, чтобы было яснее, в каком направлении будет строиться дальнейшее изложение. Главное, что характерно для предметов нашего окружения, это их постоянная информационная связь. Вся природа купается в лучах солнечного света, переливаясь всеми красками, и этого уже достаточно, чтобы живые существа вели постоянное наблюдение за своим окружением. Аналогичная связь через свет может существовать и между объектами неживой природы. С точки зрения квантовой механики это означает, что положение макротел постоянно "измеряется" окружающими их живыми и неживыми телами. Поэтому -волны макротел подвержены постоянному разрушению когерентности. Мы живем в мире разрушенной когерентности и непрерывно продолжающегося ее разрушения. Попробуем оценить, где пролегает естественная граница между микромиром и макромиром. Для этого мы воспользуемся соотношением (91) для ширины неравновесного волнового пакета.

Пусть имеется макротело с плотностью имеющее поперечный размер Масса этого тела На тело прямо или косвенно поступает поток информации, превращаемый затем в энтропию, который можно оценить как где — поток, создаваемый на Земле Солнцем.

Рассмотрим теперь тело, у которого ширина локализации (91) имеет масштаб его собственных размеров. Такое тело, очевидно, и находится где-то на границе между макро- и микромиром. Подставляя величины, получаем оценку

Разумеется, это слишком грубая оценка, но уже она показывает, что к макромиру принадлежат все тела, видимые глазом, в том числе с помощью микроскопа. Напомним, что длина волны видимого света составляет величину к см, так что минимальные размеры макротела мкм заведомо не превышают к.

Итак, все предметы нашего макроскопического окружения "схлоп-нули" свои волновые пакеты до размеров, значительно меньших их поперечных размеров, и представляются нам четко очерченными и допускающими описание в классических терминах твердых, жидких или газообразных тел. Для этого достаточно ввести соответствующие классические переменные и действовать в духе классической теоретической механики. Другими словами, мы приходим к обычной динамике.

У микрочастиц, напротив, преобладает волновое поведение. И если мы захотим что-то узнать о поведении микрочастицы, нам придется привести ее во взаимодействие с макроскопическим прибором, поставленным между частицей и наблюдателем. Этот прибор, включая его составные части, все время находится в состоянии информационного обмена с окружением. Благодаря ему волновая функция прибора "живет" в режиме неустранимого разрушения ее когерентности. Именно разрушение когерентности волновой функции прибора и происходит чисто случайно за счет многих связей с классическими объектами окружения.

Сам прибор устроен таким образом, что разным состояниям микрочастицы соответствуют разные состояния "стрелки прибора". Выбор внешним миром одного из показаний стрелки автоматически разрушает когерентность волновой функции микрообъекта. Все это выглядит как чисто случайный процесс, но при его многократном повторении проглядываются черты статистической закономерности, которые описываются на языке превращения чистого ансамбля в смешанный. При этом играет роль плотности вероятности. Прибор лишь указывает, в какой части из приготовленного прибором полного набора состояний оказалась сама частица при данном измерении.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление