Интерференционная картина, полученная при распределении потока электронов через две щели ________________________________________________________ Итак, эксперимент доказал, что электроны подобны волнам. Но волнам чего? В 1920-х годах было высказано предположение, что эта волна представляет собой размазанный электрон. Но ведь электрон — не картофельное пюре, которое можно распределить по тарелке. Поэтому немецкий физик Макс Борн уточнил интерпретацию электронной волны, и мы пользуемся его определением по сей день. Утверждение Борна кажется немыслимым, но тем не менее подтверждается огромным количеством экспериментальных данных.

Физик-теоретик и математик Макс Борн ________________________________________________________ Согласно этому утверждению, электронная волна должна интерпретироваться с точки зрения вероятности. В тех областях, где амплитуда (или, точнее, квадрат амплитуды) волны больше, шанс обнаружить электрон выше, чем там, где амплитуда меньше. Эта вероятностная волна описывается волновой функцией. И пока мы не измерим тем или иным методом местонахождение электрона, то не можем с точностью сказать, где он. Мы можем только рассчитать вероятность его локализации в той или иной точке. Правда, есть небольшая проблема — невозможно определить местоположение электрона, не изменив его локализацию.

Вероятности положения электрона в том или ином месте ___________________________________________________ Но на этом странности квантового мира не заканчиваются. Физик Ричард Фейнман развил теорию, описывающую эксперимент с пропусканием электронов через две щели. Ученый предположил, что каждый электрон, который проходит через преграду и попадает на фосфоресцирующий экран, проходит через обе щели. Фейнман высказал утверждение, что на отрезке от источника до некоторой точки на фосфоресцирующем экране каждый отдельно взятый электрон на самом деле перемещается по всем возможным траекториям одновременно.

Ученый Ричард Фейнман ___________________________________________________ Электрон одновременно проходит и правую, и левую щель. Он отправляется в путешествие на Луну, там разворачивается, возвращается назад и проходит через левую (и правую) щель на пути к экрану. Согласно теории Фейнмана, электрон одновременно движется по всем возможным путям, соединяющим пункт отправления и пункт назначения.

Так художник представил себе поведение электрона, который может находиться на Земле и Луне одновременно __________________________________________________________ Фейнман доказал, что каждому из этих путей можно поставить в соответствие некоторое число. И среднее этих чисел даст значение вероятности, полученное с использованием волновой функции. Это кажется невозможным, но результаты расчетов с использованием фейнмановского подхода согласуются с результатами, полученными с применением метода волновых функций, которые, в свою очередь, соотносятся с экспериментальными данными. Фейнман доказал, что для движения больших тел все траектории, кроме одной, взаимно сокращаются при суммировании их вкладов. И остается именно та траектория, которая следует из ньютоновских законов движения. Интерференционная картина и фейнмановская формулировка квантовой механики не только не противоречат, но и поддерживают друг друга. "Не надо трактовать слова Фейнмана буквально. Рассмотрим электрон в конкретном атоме водорода. Вероятность найти его дальше, чем на один микрон от ядра (не то, что на Луне) составляет величину порядка 10⁻⁹⁰⁰⁰. Столь малую величину (формально это не ноль) представить невозможно. В повседневной жизни мы пренебрегаем вероятностями 10⁻⁵. Поэтому мы говорим, что с подавляющей вероятностью электрон находится в области радиусом порядка нескольких ангстрем (10⁻¹⁰ метра), в центре которой находится ядро атома", — комментирует профессор кафедры общей физики МФТИ Александр Морозов. Так работает квантовая механика — ее можно объяснить с помощью математических методов, но уловить ее законы интуитивно наш разум не способен. Квантовый мир таит в себе немало сюрпризов, и, возможно, его изучение поможет нам постичь законы Вселенной. МОСКВА, 8 ноябрь 2017 г. — РИА Новости, Ольга Коленцова. Источник: https://ria.ru/science/20171108/1508338285.html #частицы