Внешние вещественные связи 1 страница

В естественных науках выделяют два больших класса материальных сис­тем: системы неживой природы и системы живой природы. В неживой природе в качестве структурных уровней организации мате­рии выделяют физический вакуум, элементарные частицы, атомы, мо­лекулы, поля, макроскопические тела, планеты и планетные системы, звезды и звездные системы — галактики, системы галактик — Метага­лактику.

В живой природе к структурным уровням организации материи относят системы доклеточного уровня — нуклеиновые кислоты и белки; клетки как особый уровень биологической организации, представленные в форме одноклеточных организмов и элементарных единиц живого ве­щества; многоклеточные организмы растительного и животного мира; надорганизменные структуры, включающие виды, популяции и биоце­нозы и, наконец, биосферу как всю массу живого вещества.

В природе все взаимосвязано, поэтому можно выделить такие системы,

которые включают элементы как живой, так и неживой природы, —

биогеоценозы.

Естественные науки, начав изучение материального мира с наиболее

простых, непосредственно воспринимаемых человеком материальных

объектов, переходят далее к изучению сложнейших объектов глубинных

структур материи, выходящих за пределы человеческого восприятия и

несоизмеримых с объектами повседневного опыта.

Применяя системный подход, естествознание не просто выделяет типы

материальных систем, а раскрывает их связи и соотношения.

В науке выделяют три уровня строения материи:

1) макромир — мир макрообъектов, размерность которых соотносима с
масштабами человеческого опыта: пространственные величины выра­
жаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время — в секун­
дах, минутах, часах, годах;

2) микромир — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых
микрообъектов, пространственная размерность которых исчисляется от
10~¹⁶ до 10~⁸ см, а время жизни — от бесконечности до 10~²⁴ с;

3) мегамир — мир огромных космических масштабов и скоростей, рас­
стояние в котором измеряется световыми годами, а время существова­
ния космических объектов — миллионами и миллиардами лет.

И хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерно­сти, микро-, макро- и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны. В настоящее время в области фундаментальной теоретической физики разрабатываются концепции, согласно которым объективно сущест­вующий мир не исчерпывается материальным миром, воспринимаемым нашими органами чувств или физическими приборами. Авторы данных концепций пришли к следующему выводу: наряду с материальным ми­ром существует реальность высшего порядка, обладающая принципи­ально иной природой по сравнению с реальностью материального ми­ра¹. С их точки зрения, мир высшей реальности определяет структуру и эволюцию материального мира. Утверждается, что объектами мира высшей реальности выступают не материальные системы, как в микро-, макро- и мегамирах, а некие идеальные физические и математические структуры, которые проявляются в материальном мире в виде естест­венно-научных законов. Эти структуры выступают как носители идей необходимости, общезначимости и регулярности, которые выражают сущ­ность объективных физических законов.

Но одних законов, порожденных такого рода физическими и математи­ческими структурами, явно недостаточно для существования матери­ального мира. Необходимо множество программ, определяющих «пове­дение» и эволюцию материальных объектов. Подобно тому как знание уравнений не обеспечивает решения задачи (для этого нужно еще и знание начальных условий), так и в общем случае наряду с фундамен­тальными законами должны существовать дополнительные к ним сущ­ности — программы.

¹ Владимиров Ю.С. Фундаментальная физика и религия. — М.: Архимед, 1993; Вла­димиров Ю.С., Карнаухов А.В., Кулаков Ю.И. Введение в теорию физических структур и бинарную геометрофизику. — М.: Архимед, 1993.

С точки зрения указанного подхода каждая материальная система являет­ся воплощением некоторой идеальной структуры, а ее эволюция опреде­ляется некой программой. Программа предполагает определенную направ­ленность развития, т.е. его цель. Поскольку никакая программа не может возникнуть сама по себе, а является продуктом творческого акта, то, как считают некоторые физики-теоретики, Вселенной присущ творческий Разум. С их точки зрения, материальный мир есть лишь самый «ниж­ний» слой бытия, взаимодействующий со всеми другими слоями и оп­ределяемый ими. Над миром материальных объектов возвышаются:

• этаж идеальных физических и математических структур, задающих
фундаментальные законы природы;

• этаж многочисленных программ, определяющих эволюцию Вселенной
в целом и материальных систем в частности;

• этаж духовного мира человека — мира духовной свободы. Вершиной в
иерархической структуре Вселенной является Высший Разум как
трансцендентное, т.е. сверхчувственное, сверхличностное, Первонача­
ло всего мироздания, возвышающееся над природой и человеком.

Такой подход противоречит строго научному знанию и представляет по своей сути проявление религиозного мировоззрения.

5.1. Макромир: концепции классического естествознания

В истории изучения природы можно выделить два этапа: до­научный и научный.

Донаучный, или натурфилософский, период охватывает время от античности до становления экспериментального естествознания в XVI—XVII вв. В этот период учения о природе носили чисто на­турфилософский характер: наблюдаемые природные явления объ­яснялись на основе умозрительных философских принципов.

Наиболее значимой для последующего развития естественных наук была концепция дискретного строения материи — атомизм, согласно которому все тела состоят из атомов — мельчайших в ми­ре частиц.

Античный атомизм был первой теоретической программой объ­яснения целого как суммы отдельных составляющих его частей. Исходными началами в атомизме выступали атомы и пустота. Сущ­ность протекания природных процессов объяснялась на основе ме­ханического взаимодействия атомов, их притяжения и отталкива­ния. Механистическая программа описания природы, впервые вы­двинутая в античном атомизме, наиболее полно реализовалась в классической механике, со становления которой начинается науч­ный этап изучения природы.

□ концепции классической физики

Поскольку современные научные представления о структурных уровнях организации материи были выработаны в ходе критическо-

го переосмысления представлений классической науки, примени­мых только к объектам макроуровня, то начинать исследование не­обходимо с концепций классической физики.

Формирование научных взглядов на строение материи относится к XVI в., когда Г. Галилеем была зало­жена основа первой в истории науки физической картины мира — механи­стической. Он не просто обосновал гелиоцентрическую систему Н. Копер­ника и открыл закон инерции, а раз­работал методологию нового способа описания природы — научно-теорети­ческого. Суть его заключалась в том, что выделялись только некоторые фи­зические и геометрические характери­стики, которые становились предметом научного исследования. Га­лилей писал: «Никогда я не стану от внешних тел требовать чего-либо иного, чем величина, фигура, количество и более или менее быстрого движения для того, чтобы объяснить возникновение вку­са, запаха и звука»¹. Выделение отдельных характеристик объекта позволяло строить теоретические модели и проверять их в условиях научного эксперимента. Эта методологическая концепция, впервые сформулированная Г. Галилеем в труде «Пробирные весы», оказала решающее влияние на становление классического естествознания.

Исаак Ньютон, опираясь на труды Галилея, разработал строгую научную теорию механики, описывающую и движение небесных тел, и движение земных объектов одними и теми же законами. Природа рассматривалась как сложная механическая система.

В рамках механистической картины мира, разработанной И. Нью­тоном и его последователями, сложилась дискретная {корпускуляр­ная) модель реальности. Материя рассматривалась как веществен­ная субстанция, состоящая из отдельных частиц — атомов, или кор­пускул. Предполагалось, что атомы абсолютно прочны, неделимы, непроницаемы, характеризуются наличием массы и веса.

Существенной характеристикой ньютоновского мира было трех­мерное пространство евклидовой геометрии, которое абсолютно постоянно и всегда пребывает в покое. Время представлялось как величина, не зависящая ни от пространства, ни от материи.

Движение рассматривалось как перемещение в пространстве по непрерывным траекториям в соответствии с законами механики. Считалось, что все физические процессы можно свести к переме-

¹ Цит. по Кузнецов Б.Т. От Галилея до Эйнштейна. — М.: Наука, 1996. — С. 38.

щению материальных точек под действием силы тяготения, которая является дальнодействующей.

Итог ньютоновской картины мира — Вселенная как гигантский и полностью детерминированный механизм, в котором события и процессы являют собою цепь взаимозависимых причин и следст­вий. Отсюда и вера в то, что теоретически можно точно реконст­руировать любую прошлую ситуацию во Вселенной или предсказать будущее с абсолютной определенностью. И.Р. Пригожий назвал эту веру в безграничную предсказуемость «основополагающим мифом классической науки».

Механистический подход к описанию природы оказался необы­чайно плодотворным. Вслед за ньютоновской механикой были соз­даны гидродинамика, теория упругости, механическая теория тепла, молекулярно-кинетическая теория и целый ряд других теорий, в рус­ле которых физика достигла огромных успехов. Однако были две об­ласти — оптических и электромагнитных явлений, которые не могли быть полностью объяснены в рамках механистической картины мира.

Разрабатывая оптику, И. Ньютон, следуя логике своего учения, считал свет потоком материальных частиц — корпускул. В корпус­кулярной теории света И. Ньютона утверждалось, что светящиеся тела излучают мельчайшие частицы, которые движутся в согласии с законами механики и вызывают ощущение света, попадая в глаз. На базе этой теории Ньютон дал объяснение законам отражения и преломления света.

Наряду с механистической корпускулярной теорией осуществ­лялись попытки объяснить оптические явления принципиально иным путем, а именно на основе волновой теории, сформулирован­ной нидерландским физиком X. Гюйгенсом (1629—1695). Волновая теория устанавливала аналогию между распространением света и движением волн на поверхности воды или звуковых волн в воздухе. В ней предполагалось наличие упругой среды, заполняющей все про­странство, — светоносного эфира. Распространение света рассматри­валось как распространение колебаний эфира: каждая отдельная точ­ка эфира колеблется в вертикальном направлении, а колебания всех точек создают картину волны, которая перемещается в пространстве от одного момента времени к другому. Главным аргументом в пользу своей теории X. Гюйгенс считал тот факт, что два луча света, пере­секаясь, пронизывают друг друга без каких-либо помех, в точности, как два ряда волн на воде.

Согласно же корпускулярной теории между пучками излученных частиц, из которых состоит свет, возникали бы столкновения или, по крайней мере, какие-либо возмущения. На основе волновой теории X. Гюйгенс успешно объяснил отражение и преломление света.

Однако против волновой теории существовало одно важное воз­ражение. Как известно, волны обтекают препятствия. А луч света,

распространяясь по прямой, обтекать препятствия не может. Если на пути луча света поместить непрозрачное тело с резкой гранью, то его тень будет иметь резкую границу. Однако это возражение вскоре было снято благодаря опытам итальянского физика и астро­нома Ф.М. Гримальди (1618—1663). При более тонком наблюдении с использованием увеличительных линз обнаруживалось, что на гра­ницах резких теней можно видеть слабые участки освещенности в форме перемежающихся светлых и темных полосок или ореолов. Это явление было названо дифракцией света. Именно открытие дифрак­ции сделало X. Гюйгенса ревностным сторонником волновой теории света. Однако авторитет И. Ньютона был настолько высок, что корпускулярная теория воспринималась безоговорочно несмотря на то, что на ее основе нельзя было объяснить явление дифракции.

Волновая теория света была вновь выдвинута в первые десяти­летия XIX в. английским физиком Т. Юнгом (1773—1829) и фран­цузским естествоиспытателем О. Френелем (1788—1827). Т. Юнг дал объяснение явлению интерференции, т.е. появлению темных полосок при наложении света на свет. Суть ее можно описать с помощью парадоксального утверждения: свет, добавленный к свету, не обяза­тельно дает более сильный свет, но может давать более слабый и да­же темноту. Причина этого заключается в том, что согласно волно­вой теории свет представляет собой не поток материальных частиц, а колебания упругой среды, или волновое движение. При наложении друг на друга цепочек волн в противоположных фазах гребень од­ной волны совмещается со впадиной другой, они уничтожают друг друга, в результате чего появляются темные полосы.

Явления интерференции и дифракции могли быть объяснены только в рамках волновой теории и не поддавались объяснению на основе механистической корпускулярной теории света.

Другой областью физики, где механические модели оказались неадекватными, была область электромагнитных явлений. Эксперименты анг­лийского естествоиспытателя М. Фарадея (1791— 1867) и теоретические работы английского физика Дж. Максвелла (1831—1879) окончательно разру­шили представления ньютоновской физики о дискретном веществе как единственном виде ма­терии и положили начало электромагнитной кар­тине мира.

Явление электромагнетизма открыл датский естествоиспытатель Х.К. Эрстед (1777—1851), который впервые за­метил магнитное действие электрических токов. Продолжая иссле­дования в этом направлении, М. Фарадей обнаружил, что временное изменение в магнитных полях создает электрический ток. Осмысли­вая свои эксперименты, он ввел понятие «силовые линии». М. Фара-

дей, обладавший талантом экспериментатора и богатым воображени­ем, с классической ясностью представлял себе действие электриче­ских сил от точки к точке в их «силовом поле». На основе представ­ления о силовых линиях он предположил, что существует глубокое родство между электричеством и светом, и хотел построить и экспе­риментально обосновать новую оптику, в которой свет рассматривал­ся бы как колебания силового поля. Эта мысль была необычайно смелой для того времени, но достойна исследователя, который счи­тал, что только тот находит великое, кто исследует маловероятное.

М. Фарадей пришел к выводу, что учение об электричестве и оптика взаимосвязаны и образуют единую область. Его работы ста­ли исходным пунктом для исследований Дж. Максвелла, заслуга которого состоит в математической разработке идей М. Фарадея о магнетизме и электричестве. Используя высокоразвитые математические ме­тоды, Максвелл «перевел» модель силовых ли­ний Фарадея в математическую формулу. Поня­тие «поле сил» первоначально вводилось как вспо­могательное математическое понятие. Дж. Макс­велл придал ему физический смысл и стал рас­сматривать поле как самостоятельную физиче­скую реальность: «Электромагнитное поле — это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии»¹. Обобщив установленные ранее экспериментальным путем законы электромагнитных явлений (Кулона, Ампера, Био-Савара) и открытое М. Фарадеем явление электромагнитной ин­дукции, Максвелл чисто математическим путем вычислил систему дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитное по­ле. Эта система уравнений в пределах своей применимости дает пол­ное описание электромагнитных явлений и представляет собой столь же совершенную и логически стройную теорию, как и система нью­тоновской механики.

Из уравнений следовал важнейший вывод о возможности само­стоятельного существования поля, не «привязанного» к электриче­ским зарядам. В дифференциальных уравнениях Максвелла вихри электрического и магнитного полей являются производными по вре­мени не от своих, а от чужих полей: электрическое — от магнитного и, наоборот, магнитное — от электрического. Поэтому если меняет­ся со временем магнитное поле, то существует и переменное элек­трическое поле, которое в свою очередь ведет к изменению магнит­ного поля. В результате происходит постоянное изменение векторов напряженности электрического и магнитного полей, т.е. возникает

переменное электромагнитное поле, которое уже не привязано к заря­ду, а отрывается от него, самостоятельно существуя и распространяясь в пространстве. Вычисленная Максвеллом скорость распространения электромагнитного поля оказалась равной скорости света. Исходя из этого Максвелл смог заключить, что световые волны представляют собой электромагнитные волны. Единая сущность света и электри­чества, которую М. Фарадей предположил в 1845 г., а Дж. Максвелл теоретически обосновал в 1862 г., была экспериментально подтвер­ждена немецким физиком Г. Герцем (1857—1894) в 1888 г.

В экспериментах Г. Герца в результате ис­кровых разрядов между двумя заряженными ша­рами появлялись электромагнитные волны. Ко­гда они падали на круговой проволочный виток, то создавали в нем токи, о появлении которых свидетельствовали искры, проскакивающие че­рез разрыв. Г. Герц успешно провел отражение этих волн и их интерференцию, т.е. те явления, которые характерны для световых волн, а затем измерил длину электромагнитных волн. Зная частоту колебаний, он смог подсчитать скорость распространения электромагнитных волн, которая оказалась равной скорости света. Это прямо подтвердило гипотезу Дж. Максвелла.

После экспериментов Г. Герца в физике окончательно утверди­лось понятие поля не в качестве вспомогательной математической конструкции, а как объективно существующей физической реаль­ности. Был открыт качественно новый вид материи.

Итак, к концу XIX в. физика пришла к выводу, что материя су­ществует в двух видах: дискретного вещества и непрерывного поля.

Вещество и поле различаются как корпускулярные и волновые сущности: вещество дискретно и состоит из атомов, а поле непре­рывно.

Вещество и поле различаются по своим физическим характери­стикам: частицы вещества обладают массой покоя, а поле — нет.

Вещество и поле различаются по степени проницаемости: веще­ство мало проницаемо, а поле, наоборот, полностью проницаемо.

Скорость распространения поля равна скорости света, а ско­рость движения частиц вещества меньше ее на много порядков.

5.2. Микромир: концепции современной физики

□ Квантово-механическая концепция описания микромира

При переходе к исследованию микромира обнаружилось, что фи­зическая реальность едина и нет пропасти между веществом и полем.

Изучая микрочастицы, ученые столкнулись с парадоксальной с точки зрения классической науки ситуацией: одни и те же объекты обнаруживали как волновые, так и корпускулярные свойства.

Первый шаг в этом направлении был сделан немецким физиком М. Планком (1858—1947). Как известно, в конце XIX в. в физике возникла трудность, получившая название «ультрафиолетовой катастрофы». В соответствии с расчетами по формуле классической электро­динамики интенсивность теплового излучения абсолютно черного тела должна была неограни­ченно возрастать, что явно противоречило опы­ту. В процессе работы по исследованию тепло­вого излучения, которую М. Планк назвал самой тяжелой в своей жизни, он пришел к ошелом­ляющему выводу о том, что в процессах излуче­ния энергия может быть отдана или поглощена

не непрерывно и не в любых количествах, а лишь в известных не­делимых порциях — квантах.

Энергия квантов определяется через число колебаний соответ­ствующего вида излучения и универсальную естественную констан­ту, которую М. Планк ввел в науку под символом й:

E=h\.

Хотя введение понятия кванта и не создало настоящей кванто­вой теории, как неоднократно подчеркивал М. Планк, тем не менее 14 декабря 1900 г., в день опубликования формулы, был заложен ее фундамент. Поэтому в истории физики эта дата считается днем ро­ждения квантовой физики. А поскольку понятие элементарного кван­та действия послужило в дальнейшем основой для понимания всех свойств атомной оболочки и атомного ядра, то 14 декабря 1900 г. следует рассматривать и как день рождения атомной физики, и как начало новой эры естествознания.

Первым физиком, который восторженно принял открытие эле­ментарного кванта действия и творчески развил его, был А. Эйн­штейн. В 1905 г. он перенес гениальную идею квантованного погло­щения и отдачи энергии при тепловом излучении на излучение во­обще и таким образом обосновал новое учение о свете.

Представление о свете как о потоке быстро движущихся кван­тов было чрезвычайно смелым, почти дерзким, в правильность ко­торого вначале поверили немногие. Прежде всего, с расширением квантовой гипотезы до квантовой теории света бьш не согласен сам М. Планк, относивший свою квантовую формулу только к рассмат­риваемым им законам теплового излучения черного тела.

А. Эйнштейн предположил, что речь идет о естественной зако­номерности всеобщего характера. Не оглядываясь на господствую-

щие в оптике взгляды, он применил гипотезу Планка к свету и при­шел к выводу, что следует признать корпускулярную структуру света.

Квантовая теория света, или фотонная теория, А. Эйнштейна утверждала, что свет есть постоянно распространяющееся в миро­вом пространстве волновое явление. И вместе с тем световая энер­гия, чтобы быть физически действенной, концентрируется лишь в определенных местах, поэтому свет имеет прерывистую структуру. Свет может рассматриваться как поток неделимых энергетических зерен, световых квантов, или фотонов. Их энергия определяется эле­ментарным квантом действия Планка и соответствующим числом колебаний. Свет различной окраски состоит из световых квантов различной энергии.

Эйнштейновское представление о световых квантах помогло понять и наглядно представить явление фотоэлектрического эффек­та, суть которого заключается в выбивании электронов из вещества под действием электромагнитных волн. Эксперименты показали, что наличие или отсутствие фотоэффекта определяется не интенсивно­стью падающей волны, а ее частотой. Если предположить, что каж­дый электрон выбивается одним фотоном, то становится ясно сле­дующее: эффект возникает лишь в том случае, если энергия фотона, а следовательно, и его частота, достаточно велика для преодоления сил связи электрона с веществом.

Правильность такого толкования фотоэлектрического эффекта (за эту работу Эйнштейн в 1922 г. получил Нобелевскую премию по физике) через 10 лет получила подтверждение в экспериментах аме­риканского физика Р.Э. Милликена (1868—1953). Открытое в 1923 г. американским физиком А.Х. Комптоном (1892—1962) явление (эф­фект Комптона), которое отмечается при воздействии очень жест­кими рентгеновскими лучами на атомы со свободными электрона­ми, вновь и уже окончательно подтвердило квантовую теорию све­та. Эта теория относится к наиболее экспериментально подтвер­жденным физическим теориям. Но волновая природа света была уже твердо установлена опытами по интерференции и дифракции.

Возникла парадоксальная ситуация: обнаружилось, что свет ве­дет себя не только как волна, но и как поток корпускул. В опытах по дифракции и интерференции проявляются его волновые свойст­ва, а при фотоэффекте — корпускулярные. При этом фотон оказал­ся корпускулой совершенно особого рода. Основная характеристика его дискретности — присущая ему порция энергии — вычислялась через чисто волновую характеристику — частоту.

Как и все великие естественно-научные открытия, новое учение о свете имело фундаментальное теоретико-познавательное значе­ние. Старое положение о непрерывности природных процессов, ко­торое было основательно поколеблено М. Планком, Эйнштейн ис­ключил из гораздо более обширной области физических явлений.

Развивая представления М. Планка и А. Эйнштейна, француз­ский физик Луи де Бройль (1892—1987) в 1924 г. выдвинул идею о волновых свойствах материи. В работе «Свет и материя» он писал о необходимости использовать волновые и корпускулярные представ­ления не только в соответствии с учением А. Эйнштейна в теории света, но также и в теории материи.

Луи де Бройль утверждал, что волновые свойства, наряду с кор­пускулярными, присущи всем видам материи: электронам, прото­нам, атомам, молекулам и даже макроскопическим телам.

Согласно де Бройлю, любому телу с массой т, движущемуся со скоростью v, соответствует волна, длиной

mv

Фактически аналогичная формула была известна раньше, но только применительно к квантам света — фотонам.

В 1926 г. австрийский физик Э. Шрёдингер нашел математиче­ское уравнение, определяющее поведение волн материи, — так на­зываемое уравнение Шрёдингера. Английский физик П. Дирак обоб­щил его.

Смелая мысль Л. де Бройля о всеобщем «дуализме» частицы и волны позволила построить теорию, с помощью которой можно было охватить свойства материи и света в их единстве. Кванты све­та становились при этом особым моментом всеобщего строения микромира.

Волны материи, которые первоначально представлялись как на­глядно-реальные волновые процессы по типу акустических волн, приняли абстрактно-математический облик и получили благодаря немецкому физику М. Борну (1882—1970) символическое значение как «волны вероятности».

Однако гипотеза де Бройля нуждалась в опытном подтвержде­нии. Наиболее убедительным свидетельством существования волно­вых свойств материи стало обнаружение в 1927 г. дифракции элек­тронов американскими физиками К. Дэвиссоном (1881—1958) и Л. Джермером (1896—1971). В дальнейшем были выполнены опыты по обнаружению дифракции нейтронов, атомов и даже молекул. Во всех случаях результаты полностью подтверждали гипотезу де Бройля. Еще более важным было открытие новых элементарных час­тиц, предсказанных на основе системы формул развитой волновой механики.

Признание корпускулярно-волнового дуализма в современной фи­зике стало всеобщим. Любой материальный объект характеризуется наличием как корпускулярных, так и волновых свойств.

Тот факт, что один и тот же объект проявляет себя и как части­ца, и как волна, разрушал традиционные представления.

Форма частицы подразумевает сущность, заключенную в малом объеме или в конечной области пространства, тогда как волна рас­пространяется по огромным пространствам. В квантовой физике эти два описания реальности являются взаимоисключающими, но равно необходимыми для того, чтобы полностью описать рассмат­риваемые явления.

Окончательное формирование квантовой механики как последо­вательной теории произошло благодаря работам немецкого физика В. Гейзенберга, установившего принцип неопределенности, и датско­го физика Н. Бора, сформулировавшего принцип дополнительности, на основе которых описывается поведение микрообъектов.

Суть соотношения неопределенностей В. Гейзенберга заключается в следующем. Допустим, ставится задача определить состояние движущейся частицы. Если бы можно было воспользоваться зако­нами классической механики, то ситуация оказалась бы простой: следовало лишь определить координаты частицы и ее импульс (ко­личество движения). Но законы классической механики для микро­частиц применяться не могут, ибо невозможно не только практиче­ски, но и вообще с одинаковой точностью установить местонахож­дение и количество движения микрочастицы. Только одно из этих двух свойств можно определить точно. В своей книге «Физика атомного ядра» В. Гейзенберг раскрывает содержание соотношения неопределенностей. Он пишет, что никогда нельзя одновременно точно знать оба параметра — координату и скорость. Никогда нель­зя одновременно знать, где находится частица, как быстро и в ка­ком направлении она движется. Если ставится эксперимент, кото­рый точно показывает, где частица находится в данный момент, то движение нарушается в такой степени, что частицу после этого не­возможно найти. И наоборот, при точном измерении скорости нель­зя определить местоположение частицы.