О. Деревенский - Фокусы-покусы квантовой теории

• Название: Фокусы-покусы квантовой теории
• Автор: О. Деревенский
• Жанр: Физика

Квантовая теория приводит в трепет даже многих физиков. Ох, как они горды тем, что всякие там доморощенные опровергатели основ суются со своими умничаниями в самые разные области – и в классическую механику, и в электродинамику, и, в особенности, в теорию относительности – но никто не покушается на квантовую теорию! «Даже этим олухам ясно, - веселятся академики, - что без квантовой теории люди бы до сих пор жили в пещерах и бегали с каменными топорами!» Без квантовой теории, мол, не было бы лазеров – а без лазеров, девочки и мальчики, не было бы у вас таких балдёжных дискотек! Без квантовой теории, мол, не было бы понимания того, как движутся электроны в металлах и полупроводниках – а без этого понимания, девочки и мальчики, не было бы у вас ни компьютеров, ни мобильных телефончиков!

 Откуда девочкам и мальчикам знать, что всё это – шутки? Лазеры, компьютеры, мобильные телефончики – своим появлением они вовсе не обязаны квантовой теории. Эти и целый ряд других примечательных технических устройств были созданы исключительно на основе экспериментальных и технологических прорывов. А то, что называется квантовой теорией – это просто пачка изысканных математических процедур, с помощью которых задним числом описывали эмпирические факты из жизни микромира.

---

А, может, всё гораздо проще и честнее? Атомные структуры создаются и поддерживаются не электромагнитными взаимодействиями, а специальными программными воздействиями на частицы. Оттого-то атомные структуры не бывают произвольными: устойчивыми могут быть только те из них, варианты которых программно предписаны! Алгоритм, который обусловливает атомную связь электрона с протоном – отключая их кулоновское взаимодействие – попеременно прерывает их квантовые пульсации: когда они есть в электроне, их нет в протоне, и наоборот. В результате получается новая форма движения: циклический переброс квантовых пульсаций из электрона в протон, и обратно. И эта форма движения обладает энергией, которая берётся не из пальца и не с потолка – она берётся за счёт уменьшения собственных энергий электрона и протона, т.е. за счёт уменьшения их масс. Остаётся добавить, что эта энергия зависит от расстояния, на котором работает названный циклический переброс. А это значит, что, при заданной частоте циклических прерываний пульсаций в электроне и протоне, они обязаны находиться на соответствующем расстоянии друг от друга. Вот вам и простейшая атомная структурка! Кстати, и ядерные структуры формируются по такому же принципу. Только частоты квантовых пульсаций там побольше, и частоты их прерываний – тоже, оттого и дефект масс там гораздо заметнее. При таком подходе, одним махом объясняются все основные свойства ядер – без привлечения, как в официальной физике, целого набора моделей ядра (капельной, оболочечной, и т.д.), исходные предпосылки которых противоречат друг другу. Заодно объясняется многострадальный эффект Комптона – с анти-комптоновской компонентой в придачу!

Заметим: если ядерные и атомные структуры формируются программными предписаниями, то молекулярные структуры – это совсем другое дело. Молекулы бывают самые разнообразные, и, значит, их структура не задана программно: здесь допускается произвол. Но по химической связи квантовая теория тоже потопталась. Ионную химическую связь трогать не стали: с ней и так всё было ясно. Знаете, как, по-научному, образуется молекула хлористого натрия – та самая, солёненькая? У атома натрия один внешний электрон, и он ему сильно мешает по жизни, поэтому атом так и ищет, кому бы его сплавить. Атому хлора, наоборот, как раз одного электрона не хватает для полного счастья, поэтому он всегда готов принять его в свои распростёртые объятия. И вот, при личной встрече, атом натрия «легко отдаёт» свой электрон атому хлора – к обоюдной радости. Из двух атомов получаются два иона – положительный да отрицательный – которые притягиваются друг к другу; вот вам и молекула! Да… если бы атомы могли слышать это, они бы очень удивились. Они ведь, вообще-то, устойчивы: атом натрия не отдаст электрон просто так – его придётся оторвать. При обычных температурах, характерная тепловая энергия на два порядка меньше, чем энергия ионизации натрия – значит, «тепловой» вариант отрыва электрона отпадает. Атому хлора тоже не по силам оторвать электрон у атома натрия: в ионе хлора этот электрон связан слабее, чем в атоме натрия. Вот интересно – какие заветные слова говорит хлор натрию, после чего тот «легко отдаёт» свой электрон? А ведь через эти заветные слова получаются не только двухатомные молекулы, но и целые кристаллы – так называемые «ионные». Которых, согласно теореме Ирншоу, и быть-то не может: статическая система электрических зарядов не может быть устойчивой. Ну, точно – с ионной химической связью всё было ясно… поэтому взялись прояснять ковалентную химическую связь, между однотипными атомами: водорода, например. Само собой, без волновых функций тут ничего не прояснилось бы. Ведь какая прелесть обнаружилась! При описании того, что атомы водорода вдавливаются друг в друга, волновые функции электронов частично перекрываются – и становится возможен математический трюк с этими функциями, в результате которого электроны как бы меняются местами друг с другом. Казалось бы, ну и что с того? А то, что из этого «как бы обмена местами» вылазит выражение для так называемой обменной энергии – вот на ней-то, мол, молекула и держится! Фокус здесь в том, что этот «как бы обмен местами» - не более чем формальная математическая процедура. «Как математическая процедура может порождать связь в молекуле?» - поражались те, кто впервые об этом слышал. «А это чисто квантово-механический эффект, - поясняли им. – Классических аналогов не имеет. Привыкайте!»

Кстати, в дальнейшем выяснилось, что аргумент «это квантово-механический эффект!» производит на спорщиков почти волшебное просветляющее действие. «С какой это радости в сверхпроводнике электроны соединены в пары Купера?» - «Ну, это чисто квантово-механический эффект!» - «А почему возникает сверхтекучесть?» - «Это тоже чисто квантово-механический эффект!» И так далее – до полного просветления. Студентам рекомендуем: научите попугая чирикать «Это кванта-механический эффект!» - и он сможет вполне квалифицированно отвечать на любые вопросы по проблемам физики микромира.

Но вернёмся к вероятностной интерпретации! Ведь теоретиков озарило, что вероятностный-то подход и даёт заветный ключик к пониманию сути той загадочной границы, которая разделяет классический и квантовый миры. Интересно у них получилось! В макромире законы, как известно, проявляются через взаимно-однозначные соответствия: при конкретных начальных условиях результат выйдет тоже конкретный. Когда же исследователи пытались влезть в микромир, они неизменно нарывались на отсутствие однозначности. Ну, и наконец-то придумали, как из наличия однозначности получить её отсутствие: однозначные законы действуют, мол, и в микромире – но они определяют не сами физические величины, а только вероятности их значений! Вот, оказывается, почему в микромире всё так зыбко и склизко, всё расплывается и ускользает между пальцами! Вот, оказывается, откуда берётся неопределённость! И дело, оказывается, не в том, что, по любому поводу для изменения состояния микрообъекта, у него имеется богатый выбор других состояний, в которые можно перейти – с той или иной вероятностью. И, какое из них реализуется в каждом конкретном случае – заранее предсказать невозможно. Нет, переход из одного чистого состояния в другое – это было бы слишком просто. Всё гораздо веселей: микрообъекты, уверяют нас, норовят пребывать в смешанных состояниях, т.е. в нескольких чистых состояниях сразу. Например, иметь сразу пять различных энергий. Или быть сразу в трёх различных местах. Ну, типа, сразу и рядом с женой, и у любовницы, и в библиотеке. Главное, чтобы у смешанного состояния сумма вероятностей пребывания во всех его чистых состояниях была равна единице. А в результате взаимодействий, мол, происходят всего лишь перераспределения вероятностей чистых состояний. Ну, типа, заедет жена сковородкой между глаз – и вероятности пребывания у любовницы и в библиотеке несколько уменьшатся. Но полная сумма всё равно останется равна единице. Представляете, красотища какая! Наконец-то теоретики создали могучий и универсальный инструмент познания, который легко рассеивал недоумение по поводу любых чудес, получавшихся в экспериментах с микрообъектами! Осознавши это, они заговорили о том, что квантовая механика достигла своего логического завершения, добравшись до самых фундаментальных основ устройства физического мира.

Ну, это само собой. Было время, когда все проблемы мироустройства объясняли тем, что «Бог так сотворил». А теперь стали всё объяснять тем, что, мол, «вероятности такие». Но – наверное, от радости – не заметили, что второе из этих объяснений, в сущности, тождественно первому. Поясняем. Как ни крути, а закономерности в микромире действуют: атомы имеют характерные структуры и характеристические свойства, обмениваются друг с другом квантами энергии отнюдь не хаотически, и т.д. Если всё это обусловлено вероятностями, то закономерностям должны подчиняться сами вероятности – иначе в микромире был бы полный бардак. А если закономерностям подчинены вероятности, то это означает, что вероятности изначально заданы! Кто же потрудился их задать, господа теоретики? Или вы до сих пор от радости плохо соображаете?

Кстати, и радовались-то поначалу далеко не все. Эйнштейн, например, вообще перепугался. Дело и впрямь выходило нешуточное: если на фундаментальном уровне миром правят вероятности, то что же станет с теорией относительности, которая выстроена на детерминистских преобразованиях Лорентца, появившихся благодаря детерминистским уравнениям Максвелла? Вэй, вэй, непорядок! Если раньше Эйнштейн, на правах доброго дядюшки, лишь слегка подтрунивал над квантовой механикой, то теперь, когда дело дошло до вероятностной интерпретации, дядюшку словно подменили: он был готов прихлопнуть обнаглевшую соплячку на месте. И то в ней стало не так, и это – не этак! Судьба бедняжки висела на волоске: Эйнштейн упорно выискивал всё новые возможности, чтобы заклеймить её как неисправимо порочную – но плеяда копенгагенцев, под предводительством Бора, талантливо отвергала все притязания Эйнштейна, как недостаточно обоснованные… Вконец охрипнув, высокие стороны уже шёпотом озвучили мирное соглашение: «Пусть живут и теория относительности, и квантовая механика, хотя они принципиально несовместимы друг с другом. А ежели кто попытается их совместить и получит, знамо дело, чушь собачью – так пусть это будут его, идиота, трудности!»