Годарев-Лозовский М.Г.

Принцип определённости: координата и импульс микрочастицы существуют одновременно.

Принцип атемпоральности элементарного (далее неделимого) перемещения квантовой частицы. Ранее нами предложена теория физического пространства и движения и принцип атемпоральности: некоторые параметры квантового микрообъекта, в том числе координаты изменяются атемпорально [1].127 Основания принципа. А) общефилософское: теория физического пространства и движения атемпоральностью перемещения разрешает многовековые апории Зенона. Теория включает следующие постулаты: абсолютная пустота в природе отсутствует, а потому реальное плоское пространство, заполненное материей актуально бесконечно делимо; элементарное (далее неделимое) перемещение-телепортация микрочастицы бестраекторно и атемпорально; из последовательных элементарных перемещений атомов складывается темпоральное движение макротела [1]. Б) научные: бестраекторность квантовой частицы. В) научно-философское: отсутствие вектора скорости в формуле импульса квантовой частицы. Г) экспериментальные: квантовые скачки координат частицы в том числе при туннелировании. В координатном представлении туннелирование частицы в пространстве реализуется скачком, дискретно: оно не описывается уравнением Шредингера, структура зон в области туннелирования неизвестна, при этом волновые пакеты под барьером не распространяются, а расплываются [2]. Всё перечисленное свидетельствует в пользу атемпорального (неклассического) характера движения в пространстве квантовой частицы.

126 Смольный институт РАО. 127 Годарев-Лозовский М.Г. Проблема пространства и движения в квантовой механике // Вестник Пермского университета. Сер. Философия, психология, социология., 2015 №2, с.48-54. Келдыш Л.В. Динамическое туннелирование // Вестник ВАК т.86, 2016, №12, с.1059-1072. Но что же однозначно темпорально в квантовой механике? Принцип темпоральности динамики импульса квантовой частицы. Определим физический процесс, как динамику системы, связанную со временем. В этом случае динамика импульса – это процесс. Основания принципа. А) общефилософское: нераспространение принципа атемпоральности на динамику импульса частицы (импульсное представление в квантовой теории задается независимо от координатного, а спектр собственных значений оператора импульса непрерывен). Б) научное: академик Л. Келдыш, предметом исследований которого на протяжении всей жизни был квантовый туннельный эффект по существу приходит к выводу: импульс туннелирующей частицы в отличии от координаты непрерывно изменяется во времени по классическому закону, а туннелирование в пространстве через запрещённую зону реализуется с сохранением мгновенного значения квазиимпульса [2]. В) научно-философское: импульс квантовой частицы связан с длиной и частотой его волны во времени. Г) экспериментальные: в отличие от координатного в импульсном представлении известна структура зон в области туннелирования, которое последовательно реализуется вдоль оси энергий [2]. Но каким образом сочетаются темпоральность и атемпоральность?

Индетерминистическая интерпретация неравенств Гейзенберга координата - импульс

Неравенства Гейзенберга – это математическое выражение, которое лежит в основании всей квантовой механики. Соотношение неопределённостей – это неравенства Гейзенберга, справедливо интерпретируемые инструменталистами как невозможность одновременно точного измерения некоторого рода величин. Чем определённее одна величина, тем неопределённее другая. Мы полагаем, однако, что принцип неопределённости – это неверное название этих неравенств, так как предполагает фундаментальную роль неопределённости. Известно, что квантовая теория не запрещает сколь угодно точное определение каждой из некоммутирующих величин, но по отдельности и учитывая это обстоятельство - неопределённость не выступает как фундаментальное понятие. Неопределённость не может быть сущностным, онтологическим свойством самого микрообъекта имея отношение лишь к познавательной ситуации. Иногда говорят о неравенствах Гейзенберга координата-скорость. Однако неопределённость координаты электрона, например, в атоме водорода в несколько раз больше самой скорости, приписываемой электрону, что показывает некорректность подобного обозначения неравенств. Как уже отмечалось, вектор скорости не имеет отношения к импульсу квантовой частицы – первый у неё просто отсутствует при том, что групповая скорость характерна исключительно её волне. Известно, что координата и импульс – это некоммутирующие величины в квантовой механике. «Из того, что некоммутирующие величины не существуют друг относительно друга, не следует, что они не существуют независимо друг от друга и независимо от измерения» [3].128 Как же соотносятся временная и вневременная реальности в основании квантовой механики? Стало общеизвестным утверждение Р. Фейнмана, что квантовую механику никто не понимает. А поиск скрытых смыслов этой науки многие физики и философы считают чуть ли не дурным тоном. При этом справедливо полагают, что неравенства Гейзенберга для координаты и импульса не являются следствием несовершенства измерительного прибора. Предпосылкой предлагаемой индетерминистической интерпретации неравенств Гейзенберга может служить утверждение, что динамика импульса квантовой частицы не связана с динамикой её координат, т.е. динамика импульса реализуется во времени, а динамика координаты – в пространстве. Выражаясь физически говорят, что импульс частицы p не является функцией координаты частицы x [4].129 При этом квантовая теория не запрещает сколь угодно точное определение как импульса, так и координаты по-отдельности. Отметим, что эта общепринятая трактовка неравенств Гейзенберга в квантовой механике действительно констатирует фундаментальный научный факт, но не обнаруживает при этом его причин. А. Севальников отмечает, что квантовую механику допустимо рассматривать как в импульсном, так и в координатном математическом представлении: они симметричны, (но – не тождественны! М.Г.Л.). При этом возникает парадокс: как можно оторвать 128 Аронов Р. А. Физическая реальность и познание. / Логико-гносеологические патологии в науке и философии. М.URSS,2010, с.324-337. 129 Севальников А.Ю. Интерпретации квантовой механики. В поисках новой онтологии. М. URSS. 2009, с.34. импульс от координат частицы? Ю. Владимиров пытается этот парадокс разрешить допущением, что координаты – это параметр из прошлого, а импульс – это параметр из будущего [5].130 Однако существует ещё один известный неординарный выход из этого концептуального тупика. Согласно В. Бернштейну оба параметра, т.е. импульс и координаты раздельно физически не существуют, а в процессе измерения регистрируется единственный параметр – действие, но оно регистрируется либо как импульс, либо как координаты в зависимости от того, как отградуирован прибор [6]131. С нашей точки зрения действительно можно согласиться с В. Бернштейном, что мы измеряем одно и тоже – т.е. действие, но либо в пространстве (например, точечный след электрона на экране), либо во времени, т.е. отклонение стрелки прибора при регистрации импульса. Но можно согласиться и с Ю. Владимировым в том, что, регистрируя координаты мы измеряем параметр из прошлого, однако, регистрируя импульс мы измеряем параметр, который изменяется во времени. Мы уже установили ранее, что в противоположность динамике импульса - координата изменяется вне времени, т.е. атемпорально. Основания индетерминистической интерпретации: А) общефилософское: известно, что в широком смысле под индетерминизмом понимается отсутствие связи. Мы установили также, что темпоральная динамика импульса – это процесс, а атемпоральная динамика координаты не связана со временем, т.е. не является процессом. Б) научные: в импульсном представлении частота плавно изменяется в течении импульса. Однако в координатном представлении координаты изменяются скачком, дискретно [2]. В) научно-философские: мы полагаем, что неравенства Гейзенберга допустимо интерпретировать как отсутствие классической связи между динамиками импульса и координаты. Если сила сообщает классической частице импульс и в результате изменяется её координата, то импульс в квантовой механике не связан с изменением координаты частицы. На этом основании многие учёные ошибочно полагают, что отсутствие физической причины динамики координаты указывает на нарушение причинности в микромире. Однако причина чего-либо может 130 Проблема реализма в современной квантовой механике. Материалы дискуссии // Философия науки и техники, т.21, 2016 №2, с.49-51. 131 Бернштейн В.М. Масса и энергия. М. 2010, с.200-205. носить и метафизический характер, но она в любом случае не должна нарушать классической логики. Четыре логических условия реализации неравенств Гейзенберга координата – импульс. Научной общественности хорошо известен первый постулат Гейзенберга: вне зависимости от конструкции измерительного прибора и метода измерения Х-координаты точечной частицы в тот момент, когда эта координата измеряется, обязательно изменяется значение Х-составляющей и импульса частицы. Действительно - в неравенствах Гейзенберга момент времени t символизирует мгновение одновременного измерения одной величины и изменения другой! (цитирование из [7]).132 Спиноза утверждал, что неумение измерить – не является доказательством в том числе, добавим, доказательством фундаментального характера неопределённости. На самом деле доказательством является непротиворечивое рассуждение. Реализация неравенств Гейзенберга не может быть логически противоречивой и нарушать закон исключённого третьего. Широко известно высказывание Д Гильберта: «Запретить математику пользоваться законом исключённого третьего - всё равно, что запретить боксёру пользоваться кулаками». Известно также, что Н. Бор категорически возражал против мнения о нарушении этого закона в атомной физике [8].133 Мы полагаем, что неравенства Гейзенберга не действуют в физической реальности в случае отказа от любого из обозначенных ниже логических условий: 1) темпоральность динамики процессов в том числе динамики импульса квантовой частицы; 2) атеморальность динамики координаты квантовой частицы; 3) микротемпоральность (практически бесконечно-малая продолжительность) актуализации определённых значений координаты и импульса квантовой частицы. В данном случае под практически бесконечно-малой продолжительностью понимается временной промежуток значительно меньший, чем планковское время. основание микротемпоральности: 132 Вильф Ф.Ж. Логическая структура квантовой механики. М.УРСС, 2003, с.130, 153. 133 Бор Н. Избранные научные труды т.1, т.2.М.,1971, с.398. принцип суперпозиции трактуемый, как мгновенная реализация квантовой частицей всех вероятных возможностей одномоментно; 4) асинхронистичность динамики импульса и координаты квантовой частицы; основание асинхронистичности: термин синхронистичность ввел в науку К. Юнг. Естественно, что в природе не все динамки синхронизируются. Мы уже отмечали, что в отличии от импульса классической частицы в квантовой механике импульс частицы не является функцией её координаты. Именно в связи с этим обстоятельством для квантовой частицы (в отличии от классической) невозможна синхронизация обеих динамик, т.е. темпоральной и атемпоральной, а динамика импульса запаздывает за динамикой координаты. Не исключено, что известные эксперименты академика Н. Басова по мгновенной телепортации в пространстве на макрорасстояние электромагнитного импульса обнаруживают аналогичный «эффект запаздывания» [9].134 Уже ранее в настоящей работе мы отмечали факт межзонного квантового туннелирования с сохранением мгновенного значения квазиимпульса на который указывает Л. Келдыш [2]. Однако, в квантовой механике синхронистичность тоже проявляется, но иначе, чем в классической механике – в микромире, например, могут синхронно изменяться состояния многих запутанных частиц в том числе, в известных экспериментах А. Аспека. Принцип квантовой суперпозиции и условие микротемпоральности приводят к идее мгновенной частоты посещения частицей всех её вероятных координат. Но что описывает волновая функция? Частотная интерпретация волновой функции С помощью математического пространства, волновая функция описывает относительную частоту посещения индивидуальной частицей в данный момент времени различных точек реального пространства. Основания частотной интерпретации волновой функции: А) общефилософское: реальная частица не может существовать вне реального пространства. Б) научное: известно, что волновая функция нормирована, т.е. вероятность обнаружения квантовой частицы на бесконечном про 134 Басов Н.Г., Амбарцумян Р.В., Зуев В.С. и др. Об аномально быстром движении светового импульса. ЖЭТФ 50,1, (1966), с.23. странстве равна 1, иначе выражаясь – частица обязательно должна гдето находиться. В) научно-философское: частотная интерпретация классической вероятности как относительной частоты события при большом числе испытаний может распространяться на волновую функцию [10].135 Ещё академик В. Фок отмечал: «Волновая функция существует не всегда, и не всегда она меняется по уравнению Шредингера; при известных условиях она просто зачеркивается и заменяется другой (так называемая редукция волнового пакета). Очевидно, что такого рода «мгновенное изменение» не согласуется с понятием поля» [11].136 Мы ещё коснемся этого понятия несколько позже. Но что происходит с частицей в краткое мгновение её нахождения в некоторой точке пространства? Естественно, что она взаимодействует со средой. Что же представляет собой эта среда? Концепция непрерывности материальной среды, заполняющей мировое пространство Постулат № 1: непрерывность материальной среды в пространстве Основания: А) общефилософское: отсутствие абсолютной пустоты в природе и теория физического пространства и движения [1]. Б) научное: обобщение S-теоремы Климонтовича с термодинамической среды на всю материальную среду как таковую: непрерывная среда порождает дискретные структуры (S-теорема Климонтовича как закон уменьшения энтропии: если за точку отсчёта принять «равновесное состояние», отвечающее нулевым значениям управляющего параметра, то по мере удаления от равновесного состояния вследствие изменения управляющего параметра значения энтропии, отнесённые к заданному значению средней энергии уменьшаются [12])137. В) научно-философское: в отличии от материальной среды поля, как математические функции координат и времени (по определению Р. Фейнмана) не могут заполнять физическое пространство. Между полями и физической средой такое же различие как между виртуальной (математической) частицей и реальной (физической), которая под 135 Годарев-Лозовский М.Г. Время и частотная интерпретация волновой функции // Теоретический журнал «Кредо new». 2017, №2, с.73-87. 136 Фок В.А. Об интерпретации квантовой механики / УФН, 1957.т.62, №4, с. 461. 137 Климонтович Ю.Л. Уменьшение энтропии в процессе самоорганизации. S-Теорема // Письма в Журнал технической физики.1983, т.9, в.23, с.1412-1416. подчиняется закону сохранения энергии. Таким образом физическое поле – это ничто иное как математическое средство описания взаимодействий среды и частиц. При этом совершенно очевидно, что неподвижный эфир, как его представляли ещё до начала прошлого века – безвозвратно утрачен для науки. Постулат №2: непрерывность материальной среды во времени Основания: А) общефилософское: полная тождественность самому себе материального объекта, взаимодействующего со средой, реализуется в промежуток времени (интервал отождествления), который стремится к нулю [13]138. В этой связи характерно, что квантовая частица, появляясь в каждой точке облака вероятности множество раз за мгновение имеет каждый раз новый импульс. Б) научно-философское: требование непрерывности волновой функции в математическом аппарате квантовой механики. В) экспериментальное: нулевые колебания вакуума и порождаемые ими квантовые флуктуации указывают на экстратемпоральную динамику (постоянное бурление) материальной среды. Таким образом мы можем констатировать, что онтология пространства, среды и движения представляет собой единое целое. Некоторые выводы Многие ученые ошибочно полагают, что если мы не можем одновременно измерить определённые координату и импульс, то эти величины не существуют как таковые вне измерения. Однако логика в подобном подходе явно отсутствует, ведь в мироздании существует многое, что неизмеримо даже потенциально. Действительно, обе величины – актуальный импульс во времени и актуальная координата в пространстве могут сосуществовать одновременно, но практически бесконечно-малое время, а осознать этот факт способен только глубоко мыслящий человек. Ф. Вильф убедительно констатирует: физически бессодержательно одновременное измерение двух сопряженных величин, а не само их существование [7]. На основе всего вышеизложенного сформулируем ключевой кинематический принцип для понимания всей квантовой механики: актуальные координаты присущи квантовой частице практически бесконечно-малое время, а динамика их атемпоральна. Интересно, что само взаимодействие

138 Левин Г.Д. Тождество и сходство // Вопросы философии, 2005, №12, с.107-118. микрообъекта с прибором, вероятно, задерживает частицу на конечное время в определённом состоянии, что часто описывают как коллапс волновой функции [3]. Иногда возникают возражения против кинематического принципа, связанные с якобы нарушением им известной теоремы Белла. Однако, П. Куракин в своей работе убедительно показывает, что скрытые параметры, эволюционирующие во внутреннем времени теории, не попадают под действие этой теоремы [14].139 И самое, наверное, главное из всего, что мы можем утверждать: координата и импульс квантовой частицы (независимо друг от друга и от измерения) существуют одновременно.