Принцип дополнительности. В 1930 г. Энрико Ферми применил квантовую механику к электромагнитному полю

В 1930 г. Энрико Ферми применил квантовую механику к электромагнитному полю. Волна с волновым вектором ( ) представляет собой осциллятор, в котором колеблются электрическое и магнитное поля. Если сравнивать колебания осциллятора с колебанием математического маятника, тогда можно заметить, что энергия магнитного поля играет роль потенциальной энергии осциллятора, а энергия электрического поля – роль кинетической.

Применение квантовой механики к осциллятору приводит к тому, что энергия осциллятора изменятся порциями, величиной ћω(hν). Возможные значения энергии осциллятора определяются формулой: W_n = (n+1/2)ћω. В минимальном состоянии (n=0), в отличие от классического осциллятора, ни кинетическая, ни потенциальная энергии не равны нулю, а равняются W₀= ћω/2. Следовательно, в вакууме существуют нулевые колебания электромагнитного поля. Если для какого- либо осциллятора энергия переходит из первого возбужденного состояния в самый низший уровень, тогда считается, что в пространстве появился один квант света с волновым вектором , с энергией ε = ћkc, импульсом =ћ . Это и есть фотон, предсказанный Эйнштейном в 1905 г. и экспериментально обнаруженный Р. Милликеном, в 1915 г.

Применение квантовой механики к описанию электронов и позитронов, свидетельствует о том, что в вакууме существуют нулевые колебания электронно-позитронного поля, из которого непрерывно рождаются и исчезают всевозможные частицы, так называемые виртуальные частицы.

Причины обладания микрообъектов корпускулярно-волновым дуализмом, по Бору, заключаются в том, что микрообъект не является ни волной и ни частицей. Присущие противоположные свойства микрообъекта объясняются принципом дополнительности Бора. Согласно принципу дополнительности Бора: волновое и корпускулярное описания микропроцессов не исключают и не заменяют, а взаимно дополняют друг друга.