Імовірнісні закони як особливість квантової теорії

Квантова теорія зробила революцію в нашому розумінні подій в природі. В рамках квантової теорії не можна більш робити абсолютно достовірні твердження; можна описати лише ймовірність настання якої-небудь події. Так, при грі в рулетку людина може обчислити вірогідність виграшу. Наприклад, відомо, що нейтрон – частинка, яка не є стабільною. Нейтрон розпадається за певний час, причому в якості кінцевих продуктів народжуються протон і інші частинки. Однак виявляється неможливим вказати точну проміжок часу, після якого відбудеться розпад нейтрона. Можна вказати лише ймовірність цієї події. Наприклад, можна стверджувати, що з імовірністю 50% нейтрон розпадається через 10 хвилин (це час називається періодом напіврозпаду). Тобто з 1000 нейтронів 500 розпадеться через 10 хвилин. Ще 250 – через 10 хвилин. По всій видимості, ми не можемо робити однозначних тверджень щодо однієї мікрочастинки, а тільки про великій їх кількості.
Таким чином, імовірнісні закони квантової механіки дозволяють висловлювати судження про велику кількість станів, в даному випадку про великому числі нейтронів. У той же час не можна сказати точно про один нейтрони. У квантовій теорії неможливо абсолютно достовірно передбачити результат будь-якого фізичного процесу, можна лише визначити ймовірність того, що станеться.
Неодноразово робилися спроби інтерпретувати імовірнісні передбачення квантової теорії як наслідок нашого незнання відповідних елементарних процесів. Можна уявити собі, що нейтрон по суті є досить складним утворенням, всередині якого протікають якісь невідомі процеси. Висувалося припущення, що нейтрон розпадається, коли відбувається абсолютно певний процес. Імовірність передбачення залежить від незнання процесів, що протікають всередині частинки, в даному випадку всередині нейтрона. Якби ми знали перебіг цих процесів, то змогли б точно вказати момент часу, в який розпадається спостережуваний нейтрон.
Однак сьогодні вчені переконані, що імовірнісні передбачення відображають абсолютну кордон нашої здатності пізнання, а не наше незнання відповідних елементарних процесів. Вчені вважають, що ніколи не з’явиться можливість сказати, в який момент розпадеться окремий нейтрон.
Таким чином, квантова теорія встановлює якусь непорушну кордон так само, як теорія відносності стверджує, що швидкість світла – максимально можлива швидкість в природі. Важко прийняти ці обмеження. Наприклад, А. Ейнштейн до кінця своїх днів сумнівався в ймовірнісної інтерпретації квантової теорії. Широко відома його фраза: «Бог не грає в кості».
У чому причина ймовірнісної інтерпретації? Причина полягає в неповноті використовуваних понять в квантовій теорії. Поняття визначаються і вводяться з області макроскопічної фізики. Такі поняття, як координата, швидкість, маса, без будь-яких труднощів не можуть бути перенесені на область атомів і елементарних частинок. При описі процесів мікросвіту ми використовуємо звичні поняття макрорівня і отримуємо імовірнісні результати.
Отже, закони квантової фізики – це статистичні закони. Статистичні закони були відкриті Дж. Максвеллом в 1859 р Він першим зрозумів, що при розгляді систем, що складаються з величезного числа частинок, потрібно ставити завдання інакше, ніж в механіці І. Ньютона.
Для статистичних законів характерно наступне: будь-який стан являє собою імовірнісну характеристику системи; ймовірність значень фізичних величин визначається всередині заданих інтервалів.
На відміну від цього, динамічні закони відображають об’єктивну закономірність у формі однозначного зв’язку фізичних величин, які висловлюються кількісно. Так, класична механіка містить сукупність динамічних законів.

Посилання на основну публікацію