Принцип дополнительности

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.

Вопросы для самоконтроля

1. Что можно заметит, если сравнивать колебания осциллятора с колебанием математического маятника?

2. В каком году, Эрнико Ферми применил квантовую механику для определения энергии осциллятора?

3. Какими порциями изменяется энергия осциллятора?

4. По какой формуле определяют энергию осциллятора?

5. Чему равна минимальная энергия осциллятора?

6. Какой факт показывает, что нулевое колебание электромагнитных волн в вакууме, не равно нулю?

7. Кто и когда предсказал существование фотона?

8. Кто и когда экспериментально обнаружил фотон?

9. Нулевые колебания, какого поля существуют в вакууме?

10. Где электронно-позитронные поля рождают виртуальные частицы?

11. Какой принцип выдвинул Бор для объяснения дуализма?