Научный консалтинг
Главная
Контакты
Номер телефона
Как мы работаем
Гарантии
Условия
Цены

Об электронах и дуализме в природе

Известно, наверное, каждому, что много чего в природе является, как бы, двойственным. Т.е. есть горячее и существует его антипод - холодное. Есть твердое и есть - мягкое. И так далее. Точно также, вроде как, есть волна, а есть - частица. Каждому объекту соответствует волна и, наоборот, каждой волне может быть поставлен в соответствие некоторый объект, являющийся частицей (кусочком "твердого" вещества).

Взять хотя бы квантовую механику и задаться вопросом: что такое электрон? Да, специалист тут же ответит, что это, мол, элементарная частица, имеющая такие-то физические характеристики (массу, заряд, спин и т.д.). Причем, эти значения этих характеристик он может назвать с очень высокой точностью. И будет абсолютно прав.

Но вот как насчет того, чтобы сделать, казалось бы, гораздо более простое дело: умозрительно описать на словах, что же он, пресловутый электрон, из себя представляет? И как раз вот здесь, где свое мнение может выразить ЛЮБОЙ человек, мало-мальски знакомый с параметрами и свойствами электрона, каждый говорит то, во что горазд. Потому-то и получается ТАКОЙ "плюрализм" мнений, что... лучше бы его не было вообще. Характерно при этом, что практически любая словесная концепция, характеризующая электрон, является противоречивой, т.е. ошибочной; да и туманной, плохо переводимой на бытовой уровень. Так в чем же дело? В частности, в том, что, видимо, подавляющему большинству человеческих умов пока невозможно со всей ясностью понять, осознать противоречивое: что электрон - это и волна, и частица ОДНОВРЕМЕННО, без всяких "или" и компромиссов. Не УЗНАТЬ (ибо это-то как раз просто - достаточно прочитать соответствующий учебник по физике), а именно - ОСОЗНАТЬ.

Правда, стоит отметить, что правильнее было бы говорить не о том, что электрон, равно как и любая другая элементарная частица - это, мол, и волна и частица одновременно. Корректнее будет сказать, что электрон - это такой объект, который может проявлять как волновые, так и корпускулярные свойства - как по отдельности, так и вместе, т.е. одновременно - в зависимости от ситуации. Т.е. следует отделять электрон от способа его описания (характеризуя его как частицу, как волну или как "волницу"). Т.е. свойства электрона, которые он способен проявлять - это одно. А сам электрон - это другое. Кроме того, высказывается мнение, что концепция корпускулярно-волнового дуализма в настоящее время несколько устарела. Взамен нее учеными предлагается, например, пропагаторная концепция , которая не использует классические термины (волна и/или частица) и имеет обобщенный понятийный аппарат.

Ведь в жизни - как? Например, взять камень. Понятно, что это и есть камень, ну, быть может, имеющий конкретный цвет, массу и иные параметры. Но никому (разве что совсем творческим людям) и в голову не придет утверждать, что по своим свойствам он, камень полностью идентичен, скажем, волне на море. Или звуку музыки (да, не музыке, а именно - ЗВУКУ музыки). А ведь физические эксперименты, опыт ясно показывают, что в случае с электроном (как, впрочем, и с другими элементарными частицами) дело обстоит именно таким образом.

Да, волновые свойства присутствуют у электрона ОДНОВРЕМЕННО с корпускулярными. Другое дело, что проявляются эти свойства в зависимости от ситуации. Где можно - там электрон ведет себя как обычная частица и в этом смысле похож на камень. А где можно (т.е. где получается), там он - волна (аналог волны на море или звуковой волны), во всей красе, как говорится. Особый интерес, кстати, представляют такие ситуации, когда электрону дается возможность проявить и те, и другие свойства. На бытовом уровне подобных ситуаций очень-очень мало.

Например, вот, вроде, электроны летят по прямой, ударяясь о препятствие и вызывая "отдачу" - как и полагается частицам. Но вот на их пути расположили экран с двумя малыми отверстиями, расположенными рядом. Так что?... КАЖДЫЙ в отдельности электрон начинает вести себя как волна, создавая за экраном соответствующую дифракционную картину. Геометрическая оптика (справедливая, пока электрон вел себя как частица) перестает работать, а в дело вступает дифракция и интерференция. При этом электрон совершенно спокойно проходит через ДВА (и более) отверстия, расположенные рядом, поперек направления его движения. Ясно ведь, что будь электрон лишь частицей, он способен был бы пройти, как максимум, в ОДНО из отверстий. Но никак ни в оба сразу.

Когда же размеры отверстий становятся сравнимыми (по сравнению с длиной волны электрона)... вот тогда-то последний и начинает вести себя комбинированно, проявляя и корпускулярные (в соответствии с геометрической оптикой) и волновые свойства. Потому и природы элементарных частиц ученые не могли выяснить в течение длительного времени. Существовали даже две научных школы, одна из которых считала их частицами в прямом смысле этого слова, а другая - волнами. Естественно, и та, и другая находили вполне научные обоснования своим точкам зрения.

Грубый аналог корпускулярно-волновых свойств можно видеть на практике на примере пластичности и хрупкости (ведь тоже противоречивые свойства, не так ли?). Так, существуют вещества (один ученый даже придумал им название, окрестив "дурацкой замазкой"... к сожалению, оно выветрилось из памяти), которое при резком воздействии на него обнаруживает хрупкость, а при плавном - является полностью пластичным. Например, при резком ударе молотком оно рассыпается на сравнительно мелкие кусочки, как стекло. Но потом эти кусочки можно аккуратно смять и вылепить из них фигуру любой формы, как из пластилина. Можно аккуратно растянуть - замазка вытягивается легко, образуя длинные полосы, нити - в этом смысле она напоминает даже не пластилин, а, скорее, резину или жевательную резинку. Но, если попробовать резко растянуть получившуюся нить, она тут же порвется, как будто сделана из проволоки. Тогда как при медленном растяжении способна вытягиваться значительно. Кстати, подобную диалектику свойств можно наблюдать у ряда материалов, например, у того же стекла (да, оно со временем течет, как обычная жидкость). Но "дурацкая замазка" в этом плане наиболее показательна.

Так вот: при резком механическом воздействии она проявляет хрупкие свойства, а при медленном - пластичные. Поэтому как сказать - хрупкая она или пластичная?... Все зависит от внешних условий.

Или другой пример. Поверхность воды, например, в реке. Человек прыгает с высоты метров 7...10 в воду. Если прыжок совершается вдоль оси тела (т.е. правильно), то ничего особенного не происходит: человек в итоге просто погружается глубоко в воду - и все. Но, если на поверхность воды постелить обыкновенную... газету, то человек, прыгнув на нее, может свернуть шею (если прягает головой вниз) или вывихнуть, а то и сломать ногу (при прыжке вниз ногами)! И чем выше высота прыжка, тем разительнее, с дозволения сказать, "эффект".

Точно также и с электроном - в смысле проявления им корпускулярно-волновых свойств, что породило в итоге термин "корпускулярно-волновой дуализм". Скорее всего, этот дуализм - полностью продукт человеческого непонимания истинной природы электрона. Ведь, как и в случае с "дурацкой замазкой", все дело лишь в том, каковы будут внешние условия. В зависимости от них, электрон будет проявлять волновые свойства, корпускулярные или же их комплекс. Правда, в отличие от замазки, электрон, возможно, в некоторых условиях может проявить какие-то уже совсем иные свойства, понятие о которых отсутствует в обыденном представлении. Как, например, отсутствует в обыденном представлении понятие "спин".

В отличие от камня, который, как известно, на волновые свойства неспособен (ибо, например, в отличие от волны, не может проходить ОДНОВРЕМЕННО через два расположенных рядом отверстия... разве что, пройдя через одно, вернуться - и только потом пройти через другое. Но это мы рассматривать не будем, ибо изменяются условия: ведь волна-то, проходит через два отверстия СРАЗУ, ей для этого не нужно возвращаться).

В то время как волна на море, создавая иллюзию движения, фактически остается на одном и том же месте. Т.е. переносится только энергия волны, но не само вещество, которое "волнуется" (морская вода). Тогда как камень может двигаться, спокойно перенося свою массу и все свои характеристики, в направлении своего движения.

Такая вот вещь получается, когда имеем дело с дуализмом. Хотя, надо сказать, что в быту, в рамках обыденности он, как правило, понятен и объясним. Ясно, что, к примеру, только что заваренный чай является горячим относительно воздуха в комнате, но (весьма) холоден по отношению к солнцу. Человек может иметь как положительные, так и отрицательные качества и потому тоже может характеризоваться, как двойственный, в рамках концепции дуализма. Практически каждый поступок можно выставить как хороший, а можно - как плохой, если применять соответствующий критерий. И т.д.

А вот для микрочастиц (например, для электрона), которые нельзя непосредственно потрогать, пощупать, посмотреть; которые имеют кардинально иное "устройство" по сравнению с обычными классическими объектами, дуалистическая концепция является лишь приближением, с какой-то долей точности объясняющим их поведение в различных условиях. Но на самом деле нельзя точно сказать (на данный момент, по крайней мере), каковы истинная природа и особенности.

Итак, это - что касается элементарных частиц... Их - да, невозможно потрогать и как-то иначе ощутить непосредственно.

Впрочем, если и получится, то ощущения будут... ну, СОВСЕМ не соответствующими; здесь, кстати, ярко проявляется тот факт, что человек, испытывая на практике действие чего-либо, какого-либо объекта или явления, зачастую "видит" и осознает это совсем не так, как они (эти явление или объект) есть на самом деле. Например, что ощущает человек, закрыв глаза и греясь на солнце? Ну, да, тепло (или жару). Примерно такие же ощущения будут, по крайней мере, на первом этапе, от потока свободных электронов или гамма-лучей. А также, если закрыть глаза - от нагретой печи или батареи. Или - от СВЧ-излучения соответствующей мощности, по примеру кошки. 

Но, по крайней мере, у элементарных частиц хотя бы возможно что-то измерить, определив параметры (массу, скорость и т.д.). И уже на основе этого создать тут или иную модель, с определенной точностью объясняющую их природу и поведение. ...А теперь вспомним, сколько копий было сломано в спорах на тему бога и всего такого запредельного (эзотерического, религиозного и др.). Что не только пощупать-потрогать (а ведь чувствует-то каждый во что горазд), а даже и измерить-то толком невозможно. Теперь, думаю, понятно, каковы результаты подобных споров-разговоров? Недаром говорят: сколько людей, столько и богов.

С уважением к Вам.


Вот что мы можем сделать для Вас:
Интересная и полезная
информация
Изменить размер шрифта:
?