Даниил Данин - Неизбежность странного мира

То, что можно об этом узнать, и рассказывает форма волнового пакета. Вот в чем заключалась догадка Макса Борна.

Величина «пси» сразу потеряла для него свою таинственность. Помните, как она сказала сперва довольно небрежно: «Ищите электрон там, где я сама наличествую, то есть там, где я не равна нулю». Но неужели у электрона одинаковые шансы пребывать в данный момент в любом месте пространства, где эта «при» не равна нулю? Она меняется волнообразно; для одних точек пространства, где может находиться электрон в этот момент, величина «пси» больше отлична от нуля, для других — меньше. Так неужели это ничего не значит? Нет, решил Борн, у электрона всего больше шансов обнаружиться там, где «пси» всего ощутимей наличествует — под горбом волнового пакета. А всего меньше — с краю, где пси-волна сходит на нет.

Так, по идее Борна, форма пси-волны просто указывает на распределение шансов найти частицу в разных местах пространства. Скажем, форма волнового пакета движущегося в атоме электрона просто показывает распределение шансов найти этот электрон в разных местах атомного пространства. Разные места неравноправны — над ними поднимаются разные по высоте пси-столбики. И вот — новый смысл боровских орбит: это те воображаемые круги или эллипсы, которые состоят из точек, в окрестностях коих всего вероятнее найти электрон.

Теперь ясно, как ответить на вопрос: действительно ли почернеет пластинка прямо напротив щели, сквозь которую пролетел падающий электрон? Физик-квантовик скажет, что он способен предсказать только шансы этого события. Не больше! И добавит, что может заодно предсказать шансы и других возможных событий — почернений в иных местах, далеких от щели. Все зависит от формы пси-волновой картины.

А как провести проверку? Однократным опытом всех шансов не исчерпать. «Нужна достаточная статистика». У физиков есть два варианта проверки: они могут направить на щель в экране сразу поток электронов, дабы в один присест провести миллионы, миллиарды, триллионы проверок, а могут пустить электроны по очереди, по одному, гуськом, подобно, цепочке капель из плохо прикрученного крана. В принципе результат должен быть одинаков: в обоих вариантах случаю предоставляется полный простор. В падении множества электронов, все равно — одновременном или поочередном, осуществляется множество возможностей, и можно надеяться, что любая превратится в действительность. Первый вариант проще, зато второй интересней.

Дело в том, что, когда на щель направляют целый поток частиц, возникает сомнение: а не есть ли волнообразность свойство потока? (Так, одна молекула воды волны на реке не даст, а поток молекул может дать любую волну.) Когда же электроны проходят через щель поодиночке, сомнения исключаются: если появится на пластинке волновая картина дифракции, значит волновая природа свойственна поведению любого отдельного электрона.

Наши экспериментаторы Л. Биберман, Н. Сушкин и В. Фабрикант уже после войны, в 1949 году, провели «проверку гуськом». На фотопластинке обрисовалась ожидаемая картина, которая за четверть века до этого опыта поразила бы всех без исключения физиков: кроме черного пятнышка напротив щели, отчетливо видны были расходящиеся кольца почернений, слабеющие по мере удаления к краям пластинки.

В эксперименте наших физиков электроны падали так редко, что промежуток времени между двумя очередными падениями был в 30 тысяч раз больше, чем время, какое требовалось электрону на то, чтобы проскочить весь прибор — пройти от источника до пластинки. А мёжду тем волновая картина дифракции решительно ничем не отличалась от картины массового падения электронов, когда сразу 10 миллионов частиц устремлялись к пластинке. Гуськом ли, потоком ли шли микрокентавры — результат был один и тот же!

Каждый приземлился на пластинку, как частица . Но каждый по воле случая использовал одно из возможных мест приземления, предоставленных ему, как волне . Мириады частиц — мириады возможностей. И действительно, оказалось, что чередующиеся горбики пси-волновой картины — это наиболее вероятные места встречи электронов с пластинкой.

Что же означает расширение волновой упаковки частиц — размазывание волнового пакета? Ничего другого, кроме как расширение той области пространства, где есть вероятность найти частицу. И вообще все, что в разных условиях движения микрокентавров происходит с их волновыми пакетами, это только изменение вероятностей разных событий, которые могут случиться с частицами.