2.15. Природа неопределенности и неустойчивость

Приобретенные представления позволяют нам также понять, почему в квантовых процессах как бы стирается траектория частицы, а ее местоположение выглядит «размытым». Для этого достаточно представить себе микроскопическую крупицу краски, совершающую броуновское движение в жидкости. За счет постоянных ударов со стороны частиц жидкости крупица краски не стоит на месте, а все время дергается. Нечто подобное происходит и с элементарной частицей в единой полевой среде. Она постоянно реагирует на распространение различных возмущений в среде, особенно если среда объединяет много частиц и имеет сложные колебательные гармоники.

133

А как мы уже упоминали, скорости элементарных частиц в сильносвязанных системах очень высоки. Поэтому даже за небольшие промежутки времени, сравнимые с периодом времени измерения, частица успевает много раз «оббежать» некую область пространства. Поэтому в пределах точности измерений сложно говорить о ее конкретном местоположении — геометрической точке. Имеет смысл скорее некая конечная область пространства, в пределах которой частица дрейфует в течение времени измерения. Поэтому создается видимость, что частица как бы «размазана» по этой области.

Нечто похожее происходит и с траекторией движения частицы. Она не представляет собой идеальную прямую, как в случае движения бильярдного шара по столу. Напротив, ее движение представляет собой дрейф с выделенным направлением. Частица постепенно смещается в этом направлении, например, по инерции в результате наличия начальной скорости, или под действием сильного внешнего поля. Но это уже не движение по прямой, а сложная кривая или даже ломаная линия с отклонениями от основного направления движения. Поэтому траектория в виде идеальной геометрической линии отсутствует, и правильнее говорить о некой области пространства — своеобразной «трубе», по которой проделала путь частица.

Если мы поставим на пути такой частицы преграду, например, атом или другую частицу, то в процессе своего дрейфа она может как столкнуться с ними, так и пролететь мимо. Подобно тому, как упомянутая выше лодка, преодолевая пороги на реке, может быть пронесена потоком мимо них, а может быть выброшена на скалы. Не зная точно всех параметров системы и не имея возможности идеально их измерить, мы приходим к наличию неопределенности. Как столкновение лодки с порогами в нашем примере, так и столкновение элементарных частиц друг с другом начинают носить вероятностный характер.