Корпускулярное и континуальное описание природы принцип дополнительности

Для описания микрочастиц и микрообъектов в 1927 году Н. Бор сформулировал очень важное положение квантовой механики, называемое принцип дополнительности [4]. Этот принцип формулируется так: при получении экспериментальной информации об одних физических величинах, описывающих этот микрообъект (молекулу, атом или элементарную частицу), непременно теряется информация о некоторых других величинах, дополнительных к первым. Координата частицы и ее скорость, определяющая импульс, являются взаимно дополнительными величинами.

С точки зрения принципа дополнительности, состояния в которых взаимнодополнительные величины имели бы одновременно точно определенное значение, принципиально невозможны. Если одна величина определена точно, то значение другой полностью неопределенно. Этот принцип говорит также о влиянии измерительного прибора на состояние микрообъекта. При измерении точных координат микрочастицы, производимого с помощью необходимого для этого измерения, прибора, другая, т. е. взаимная величина, претерпевает изменение, из-за взаимодействия частицы с прибором.

Это говорит о том, что принцип дополнительности отражает субъективные свойства квантовых систем и то, что эти свойства не связаны с наблюдателем.

Согласно принципу дополнительности, для полного описания квантовомеханических явлений необходимо применять два взаимоисключающих понятия, совокупность которых только может дать информацию о целостном явлении [6,7]. В квантовой механике дополнительными являются пространственно-временная и энергетически-импульсная картины.

Согласно корпускулярно-континуальной природе объект характеризуют как волновые, так и корпускулярные свойства микрообъекта, в то же время они являются несовместимыми в отношении их одновременного проявления, но они при характеристике объекта дополняют друг друга. Эта методологическая суть принципа дополнительности Н. Бора, которая положена в основу современных научных исследований во всех направления естествознания.

Современные ученые трактуют принцип дополнительности следующим образом. Если явления даже выходят за рамки принятого классического физического объяснения, их необходимо описывать с помощью классических понятий [8]. Для описания квантовомеханических явлений следует применять два взаимоисключающих (но дополнительных) классических понятия (корпускулярный и континуальный подходы). Только совокупность этих понятий позволит получить наиболее полную информацию об этих явлениях как о целостных.

Заключение

На примере рассмотрения вопроса описания природы с позиций корпускулярной и континуальной концепций, очевидно, что в физике происходит непрерывное движение вперед от понимания отдельных, частных проблем к общим законам природы.

Механика больших скоростей, релятивистская механика Эйнштейна, вполне согласованно может сосуществовать с классической физикой Ньютона. А классическую физику Ньютона можно рассматривать как следствие механики Эйнштейна при условии, что скорости движения малы по сравнению со скоростью света С. Законы макроскопической механики также являются следствием законов квантовой механики, управляющих микромиром.

Противоречия в объяснении природы микромира привели к рождению квантовой механики, эти противоречивые вопросы, касались физической природы излучения и вещества, их сходства и различия. При рассмотрении природы на микроуровне ее стали понимать на адекватном квантово-механическом уровне и это позволило продвинуться вперед в понимании явлений природы.

В целом можно сказать, что на фундаментальном уровне природа едина и все грани в ней весьма условны и человеческий разум постепенно приближается к познанию мира.

1. Горбачев В. В. Концепции современного естествознания. М.: Высшая школа, 2006.

2. Кириллин В. А. Страницы истории науки и техники. М.: Наука, 1986

3. Бронштейн М. П. Атомы и электроны. — М.: Наука, 1980.

4. Кун Т. Структура научных революций. М.: АСТ, 2001.

5. Розенталь И. Л. Элементарные частицы и структура Вселенной. — М.: Наука, 1984.

6. Липовко П. О. Концепции современного естествознания. Ростов-на-Дону, Феникс, 2004.

7. Хорошавина С. Г. Концепции современного естествознания. Ростов-на-Дону, Феникс, 2005.

8. Горбачев В. В. Современное естествознание на пороге XXI века//Физика и механика на пороге XXI века. — М.: Изд-во МГУП «Мир книги», 1998.