Принцип дуализма микрочастиц материи.
Корпускулярно-волновой дуализм, заключается в том, что любые микрочастицы
материи (фотоны, электроны, протоны, атомы и другие) обладают свойствами и
частиц (корпускул) и волн. Количе-ственное выражение корпускулярно-волнового
дуализма - соотно-шение, введенное в 1924 Л. де Бройлем (смотри Волны де
Бройля). Корпускулярно-волновой дуализм получил объяснение в квантовой механике.
Обсуждение необычных свойств микрообъектов начнем с описания экспериментов,
посредством которых впервые было установлено, что эти объекты в одних опытах
обнаруживают себя как материальные частицы, или корпускулы, в других — как
волны. Новый радикальный шаг в развитии физики был связан именно с
распространением корпускулярно-волнового дуализма на мельчай-шие частицы
вещества — электроны, протоны, нейтроны и другие микрообъекты. В классической
физике вещество всегда считалось состоящим из частиц, и потому волновые свойства
казались явно чуждыми ему. Тем удивительнее оказалось обнаружение существо-вания
у микрочастиц волновых свойств. Первым гипотезу о наличии волновых свойств у
микрочастиц материи высказал в 1924 г. известный французский ученый Л. де
Бройль. По-видимому, он руководствовался при этом интуитивной идеей о симметрии
между веществом и полем и особенно новыми взглядами на свет, элементарные
объекты которого — фотоны — обладают одновременно волновыми и корпускулярными
свойствами. Несмотря на коренное различие между веществом и полем, такая
глубокая аналогия оказалась верной и послужила исходной точкой для разработки
новой квантовой физики.
Гипотеза де Бройля состояла в следующем: Экспериментально эта гипотеза была
подтверждена в 1927 г. американскими физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером,
впервые обнаружившими явление дифракции электронов на кристалле никеля. Как мы
уже знаем, явление дифракции свидетельствует о типичноволновом характере
явления. Впоследствии такая же дифракционная картина была обнаружена у протонов,
нейтронов и других элементарных частиц при прохождении ими через дифракционную
решетку. Таким обра-зом, было установлено, что как фотоны, т.е. кванты света,
так и вещественные частицы, такие, как электрон, протон, нейтрон и другие,
обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Это принципиально
новое явление, названное впослед-ствии дуализмом волны и частицы, совершенно не
укладывалось в рамки классической физики. Здесь перед нами совершенно новое
явление, заключающееся в том, что всякая попытка наблюдения микрообъектов
сопровождается изменением характера их движения. Поэтому любое наблюдение
микрообъектов с помощью приборов и измерительных средств исследователя в мире
мельчайших частиц материи сопровождается изменением их состояния. Конечно,
влияние средств наблюдения на наблюдаемые объекты было известно ученым и в
классической физике. Но оно никак не учитывалось в классических теориях. В
квантовой же физике этим влиянием уже нельзя было пренебречь. Именно это
обстоятельство вызывает обычно возражение со стороны тех, кто не видит различия
между микро- и макрообъектами. В макромире, в котором мы живем, мы не замечаем
влияния приборов наблюдения и измерения на макротела, которые изучаем, поскольку
практически такое влияние чрезвычайно мало и поэтому им можно пренебречь. В этом
мире как приборы и инструменты, так и сами изучаемые тела характеризуются тем же
порядком величин. Совершенно иначе обстоит дело в микромире, где макроприбор не
может не влиять на микрообъекты.
Другое принципиальное отличие микрообъектов от макрообъектов заключается в
наличии у первых корпускулярно-волновых свойств, но наличие таких
взаимоисключающих, противоречивых свойств у макрообъектов целиком отвергается
сторонниками классической физики. Хотя классическая физика и признает
обособленное существование корпускулярных свойств у вещества и волновых свойств
у поля, но отрицает существование объектов, обладающих одновременно такими
свойствами. Корпускулярные свойства она приписывает только веществу, а волновые
— исключительно физическим полям (акустическим, гидродинамическим, оптическим
или электромагнитным).