Принцип дополнительности

Если задаться вопросом: что же представляют собой в действительности объекты микромира: волны или частицы? Ответ на него может быть следующим: в силу не наглядности объектов микромира, все, что мы знаем о них, раскрывается как экспериментальные факты взаимодействий микрообъектов и макроприборов. Волновые и корпускулярные характеристики есть не более чем проекции подлинных свойств микромира на макроскопические приборы. В языке физики выработаны средства для описания поведения волн и соответствующие средства описания поведения частиц. Эти средства не могут быть объединены иначе как взаимодополнительные (комплиментарные).

Суть одного из важнейших принципов формирующегося квантовомеханического знания, получившего название принципа дополнительности, была раскрыта выдающимся датским физиком Нильсом Бором (1885-1962). Понятия частицы и волны дополняют друг друга и в то же время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего. Фактически принцип дополнительности обозначает, что знание о микрообъектах, которое доступно современной науке с неизбежностью двойственно, причем именно эта двойственность обеспечивает его полноту.

" Так, несмотря на явную недостаточность волновой картины распространения света, не может быть и речи о замене ее какой-нибудь другой картиной, которая опиралась бы на обычные механистические понятия. Следует особо подчеркнуть, что световые кванты не могут рассматриваться как частицы, которым можно было бы приписать точно определенный путь в смысле обычной механики.

Если бы мы, желая убедиться в том, что световая энергия идет только по одному из двух путей между источником и экраном, задержали один из лучей непрозрачным телом, то интерференционные полосы исчезли бы начисто; совершенно так же и в любом явлении, для которого существенна волновая природа света, невозможно проследить путь индивидуального светового кванта, не нарушая существенно само исследуемое явление.

Действительно, пространственная непрерывность распространения света в нашей картине и атомистичность световых эффектов являются дополнительными аспектами одного и того же явления.

Дополнительность мы понимаем в том смысле, что оба аспекта отображают одинаково важные свойства световых явлений, причем эти свойства не могут вступать в явное противоречие друг с другом, поскольку более подробный анализ их на основе понятий механики потребовал бы взаимно исключающих экспериментальных установок. В то же время самая΄ эта ситуация заставляет нас отказаться от полного причинного описания световых явлений и удовольствоваться вероятностными законами, основанными на том факте, что электромагнитное описание передачи энергии остается справедливым в статистическом смысле. Последнее заключение представляет типичное приложение так называемого принципа соответствия, выражающего стремление до предела использовать понятия классических теорий - механики и электродинамики, - несмотря на противоположность между этими теориями и квантом действия" [43].