Принцип соответствия

Из соотношения неопределенностей видно, что с увеличением массы частицы ограничения, накладываемые им уменьшаются. Например, для пылинки m=10^-13кг, координата которой получена с точностью до ее размеров, т.е.
DX=10^-6м, получаем DV_X=1,0×10^-15 м/с. Эта неопределенность практически не будет сказываться ни при каких скоростях, с которыми может двигаться частица. Для макроскопических тел соотношение неопределенностей не будет вносить никаких ограничений в возможность применить для них понятия координаты и скорости одновременно. Дело в том, что постоянная Планка в этих случаях может рассматриваться пренебрежимо малой. Это приводит к тому, что квантовые свойства изучаемых объектов оказываются несущественными, а представления классической физики – полностью справедливыми. Аналогично при скоростях, намного меньших скорости света, выводы теории относительности совпадают с выводами классической механики.

Таким образом, классическая механика является предельным случаем квантовой механики и релятивистской механики.

Это положение связано с так называемым принципом соответствия, имеющим важное философское и методологическое значение. Принцип соответствия может быть сформулирован следующим образом:

Теории, справедливость которых была экспериментально установлена для определенной группы, с появлением новой теории не отбрасываются, а сохраняют свое значение для прежней области явлений, как предельная форма и частный случай новых теорий.

Волновая функция. Наличие у частицы волновых свойств приводит к тому, что в квантовой физике ей сопоставляется волновая функция Y(x,y,z,t).

Физический смысл волновой функции. Величина | Y(x,y,z,t) | ²dV пропорциональна вероятности того, что частица будет обнаружена в момент времени t в объеме dV в окрестности точки (x,y,z).

Для волновых функций справедлив принцип суперпозиции, заключающийся в том, что если система может пребывать в состояниях, описываемых волновыми функциями

и ,

то она может пребывать и в состоянии, описываемом волновой функцией

при любых комплексных и .

Движение квантового объекта описывается уравнением Шрёдингера, которое для частицы массы , движущейся под действием силы, порождаемой потенциалом V (х, у, z, t), имеет вид:

,

где

i = ;

ħ – постоянная Планка;

–оператор Лапласа (х, у, z – координаты).

Это уравнение называется временным уравнением Шрёдингера.

Квантовое поле. Формирование КПКМ существенно углубило и расширило понимание материи благодаря введению новой физической сущности – квантового поля. Считается, что квантовое поле является наиболее фундаментальной и универсальной формой материи, лежащей в основе всех ее конкретных проявлений.

А.Эйнтштейн полагал, что «… элементарные частицы материи по своей природе представляют собой не что иное, как сгущения электромагнитного поля …» [Эйнштейн А. Собрание научных трудов. – М.: Наука, 1965. Т.1, с.689].

С современной точки зрения частицы материи – это квантованные волновые образования, возбужденные состояния квантового поля, т.е. последовательное рассмотрение строения элементарных частиц надо проводить, исходя из анализа возмущений поля, представляющих возбужденные состояния. Поэтому изложение волновой теории строения элементарных частиц начинается с рассмотрения основ полевой природы материи, анализа свойств дискретных полевых потоков, возмущений поля и протекающих в них процессов.

С квантовой точки зрения элементарные возбуждения электромагнитного поля обладают всеми свойствами частиц. Например, частица фотон представляет элементарное возбужденное состояние поля и, как все электромагнитные волны, фотоны состоят из электрических и магнитных потоков. Волновая теория строения элементарных частиц является обобщением и последовательным развитием представлений о единстве природы вещества и поля.