Вместо тысячи солнц. История ядерной бомбы, рассказанная её создателями

В действительности волны де Бройля отображают не электрическое или магнитное поле, а состояние информации. Они отображают познанное через эксперимент. Допустим, вы хотите установить, что свет прошел через верхнюю щель или что источник излучал монохроматический свет. Эти два взаимно дополняющих измерения, по существу, исключают друг друга, так как к тому времени, когда будет установлен факт прохождения света через щель, уже произойдет эффективное столкновение света со щелью, и тем самым будет уничтожена уверенность в его цвете (выражающем длину волны света). В результате столкновения меняется цвет. Эти волны имеют четко выраженную связь со статистическим прогнозом, поскольку, как и для света, квадрат амплитуды этих волн определяет интенсивность, т. е. вероятность обнаружения частицы (кванта света или электрона). Вообще они представляют вид информации, которую можно получить об атомной системе, а именно данные о ее импульсе, положении, энергии или другие необходимые сведения.

Решая вопрос о возможности тех или иных измерений, необходимо учитывать тот факт, что не только система, но и все, что можно использовать для ее наблюдения, подчинено принципу дополнительности. Наиболее известным и фундаментальным примером этого является соотношение неопределенности между импульсом частицы и ее положением. Если взять атом, то каждое стационарное состояние не есть орбита. Чтобы получить орбиту, необходимо рассмотреть все множество стационарных состояний и определенным образом сложить волны, соответствующие стационарным состояниям. Тогда орбита будет дополнением стационарного состояния. Можно реализовать то или иное состояние, но любое другое состояние при этом исключено. То же относится и к кванту света. Можно определить волну вероятности для кванта света – вот об этом и шла здесь речь. Обычная же «старомодная» электромагнитная волна, которую можно послать и принять, представляет суперпозицию волн целого множества световых квантов.

И главное здесь не в том, что мы не всегда все знаем из того, что, по нашему мнению, могли бы знать согласно классической механике, например положение и импульс объекта. Если бы это было так, можно было бы сказать: «Пусть мне известен импульс. Предположим, что он как-то распределен по различным возможным положениям. Я произведу расчет того, что меня интересует, и выведу среднее». Но так делать нельзя. Если предположить, что объект, импульс которого определен экспериментально, имеет некоторое распределение в пространстве, можно с уверенностью сказать, что независимо от распределения ответ будет неправильным. Причина здесь не в том, что исследователь не знает ответа, а в том, что ответ не существует. Эксперимент, с помощью которого определяется импульс, исключает возможность определения положения. Если при этом попытаться увернуться и заявить: «Как бы то ни было, мне нужно определить положение прежде всего», – то это можно будет сделать, но ценой потери данных, полученных в результате предшествующего эксперимента.

Таким образом, приходишь к выводу о том, что хорошо продуманное наблюдение есть путь к получению данных. Вы можете определить поле волны, развитие которого во времени удовлетворяет принципу причинности. Это значит, что, если поле определено в данный момент, его будущее также известно. На основе параметров этого поля, возведя в квадрат амплитуду волны, можно определить вероятный исход другого эксперимента в будущем. Такие прогнозы проверялись и неоднократно перепроверялись, и в некоторых случаях расхождение не превышало одной десятимиллиардной доли предсказанного значения. Когда вы вновь проводите наблюдение с целью проверки прогноза, вы обычно, хотя и не всегда, не можете с помощью старой волновой функции воспроизвести достаточно точно описание всей системы. Но бывают такие из ряда вон выходящие случаи, когда одна частица используется для изучения другой и когда в зависимости от того, что делается с «подопытной» частицей, может быть реализовано одно состояние вместо другого, для которого можно точно определить импульс или положение. Сделать и то и другое одновременно невозможно, поэтому на ваш выбор больше влияет то, что вы делаете с «наблюдающей» частицей, нежели то, что вы делаете с «наблюдаемой» частицей. Это наглядно показывает, насколько ограничена объективная картина атомной системы, так как помимо описания всего того, что было сделано для изучения ее свойств, логически невозможно приписывать ей какие-то иные свойства. Нельзя, например, сказать: «Полагаю, что она находится в этой части пространства, и, возможно, у нее такая-то скорость. Дай-ка я это проверю». При определении каких-либо свойств атомной системы необходимо учитывать все проведенные наблюдения или всю ее предысторию.