Նյութեր «Ideas and Opinions» գրքից
Բացի այս արդյունքից, տեսությունն ազատում է դաշտի ֆիզիկան նաև այն անկարողությունից, որ նա նյուտոնյան մեխանիկայի նմանությամբ ձեռք է բերում տարածությանը անկախ ֆիզիկական հատկություններ վերագրելուց, որը մինչ այդ թաքցվել էր իներցիալ համակարգերի ներմուծմամբ։ Սակայն չի կարելի համարել, թե հարաբերականության ընդհանուր տեսության այն բաժինները, որոնք այսօր կարելի է ավարտուն համարել, ֆիզիկան ապահովում են մի ամբողջական և բավարար հիմքով։ Առաջին հերթին, ամբողջ դաշտն այնտեղ, կարծես թե, կազմված է երկու տրամաբանորեն իրար հետ չկապված մասերից՝ գրավիտացիոնից և էլեկտրամագնիսականից։ Եվ երկրորդ, այս տեսությունը, ինչպես և նախորդ դաշտի տեսությունները, մինչ այժմ չի տվել նյութի ատոմական կառուցվածքի բացատրությունը։ Այս անհաջողությունը, հավանաբար, ինչ-որ չափով կապված է նրա հետ, որ այն ոչնչով չի նպաստել քվանտային երևույթների հասկացմանը։ Ըմբռնելու համար այս երևույթները, ֆիզիկոսները ստիպված են եղել ընդունելու լիովին նոր մեթոդներ, որոնց հիմնական գծերը հիմա կքննարկենք։
Հազար ինը հարյուր թվականին, զուտ տեսական հետազոտությունների արդյունքում, Մաքս Պլանկը մի նշանավոր հայտնագործություն արեց, մարմինների ճառագայթման օրենքը՝ որպես ֆունկցիա ջերմաստիճանից, չի կարող ստացվել մաքսվելյան էլեկտրադինամիկայի օրենքներից։ Համապատասխան, փորձերին չհակասող արդյունքների հանգելու համար տվյալ հաճախության ճառագայթումը պետք է համարվի էներգիայի ատոմներից կազմված, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի հ՝ էներգիա, որտեղ հ-ը Պլանկի ունիվերսալ հաստատունն է։ Հաջորդ տարիների ընթացքում ցույց տրվեց, որ լույսը միշտ առաքվում և կլանվում է այսպիսի լուսային քվանտներով։ Մասնավորապես, Նիլս Բորը հիմնականում կարողացավ հասկանալ ատոմի կառուցվածքը, ենթադրելով որ ատոմը կարող է ունենալ էներգիայի միայն ընդհատ արժեքներ և որ թռիչքաձև անցումները նրանց միջև պայմանավորված են էներգիայի քվանտների ճառագայթմամբ և կլանմամբ։ Սա որոշ լույս սփռեց այն իրողության վրա, որ գազային վիճակում տարրերն ու նրանց միացությունները ճառագայթում և կլանում են միայն խիստ որոշակի հաճախությունների լույս։ Այս ամենը լրիվ անբացատրելի էր մինչ այդ հայտնի տեսությունների շրջանակներում։ Պարզ է, որ առնվազն ատոմական երևույթների ասպարեզում տեղի ունեցող ամեն ինչը որոշվում է ընդհատ վիճակներով և նրանց միջև, ըստ երևույթին, տեղի ունեցող թռիչքաձև անցումներով։ Պլանկի հ հաստատունը խաղում է վճռական դեր։
Հաջորդ քայլը կատարեց դը Բրոյլը։ Նա իրեն հարց տվեց, թե ընդհատ վիճակները ինչպես կարող են հասկացվել եղած պատկերացումների շրջանակներում, և զլխի ընկավ ստացիոնար ալիքների հետ գոյություն ունեցող նմանության մասին, ինչպես օրինակ, ակուստիկայում երգեհոնի խողովակների կամ լարի սեփական հաճախությունների դեպքում։ ճիշտ է, այստեղ պահանջվող ալիքի վարքի առանձնահատկությունները դեռևս անհայտ էին, սակայն դրանք կարող էին գտնվել, իսկ նրանց մաթեմատիկական օրենքները՝ ձևակերպվել Պլանկի հ հաստատունի օգնությամբ։ Դը Բրոյլը ներկայացրեց միջուկի շուրջը պտտվող էլեկտրոնը որպես ալիքային մի այսպիսի փաթեթ և որոշ չափով հասկանալի դարձրեց Բորի՝ թույլատրելի հետագծերը համապատասխան ալիքների ստացիոնար բնույթ ունենալու պահանջով։ Ներկայումս մեխանիկայում նյութական կետերի շարժումը որոշվում է նրանց վրա ազդող ուժերի կամ դաշտերի միջոցով։ Այստեղից կարելի էր սպասել, որ այդ ուժային դաշտերը կազդեին դը Բրոյլի ալիքների վրա համանման ձևով։ Էրվին Շրյոդինգերը ցույց տվեց, թե այդ ազդեցությունն ինչպես կարելի է հաշվի առնել՝ հանճարեղ կերպով վերամեկնաբանելով դասական մեխանիկայի որոշ ձևակերպումներ։ Նրան նույնիսկ հաջողվեց ընդհանրացնել ալիքի մեխանիկական տեսությունը մինչև այն կետը, որ առանց որևէ այլ լրացուցիչ վարկածի այն դարձավ կիրառելի ցանկացած թվով նյութական կետերից կազմված, այլ կերպ ասած, ազատության կամայական աստիճան ունեցող մեխանիկական համակարգի համար։ Սա հնարավոր է, որովհետև նյութական կետերից կազմված մեխանիկական համակարգը մաթեմատիկորեն մեծ չափով համարժեք է մեկ առանձին նյութական կետի, որը շարժվում է 3ո-չափանի տարածության մեջ։
Այս տեսության հիման վրա փաստերի մի հսկայական բազմազանություն, որն այլապես թվում էր անըմբռնելի, զարմանալիորեն լավ մեկնաբանություն ստացավ։ Սակայն մի կետում, բավական անսպասելիորեն, այն անհաջողության մատնվեց, անհնար եղավ շրյոդինգերյան այս ալիքների հետ կապել նյութական կետերի կոնկրետ շարժումը, իսկ դա հենց, ի վերջո, ամբողջ կառույցի սկզբնական նպատակն էր։ Դժվարությունը թվում էր անհաղթահարելի, մինչև որ հաղթահարվեց Բոռնի կողմից որքան պարզ, այնքան էլ անսպասելի եղանակով։ Դը բրոյլ-շրյոդինգերյան ալիքային դաշտերը չպետք է մեկնաբանվեն որպես մաթեմատիկական նկարագրություն այն բանի, թե երևույթն ինչպես է իրականում ընթանում ժամանակի և տարածության մեջ, չնայած նրանք, իհարկե, վերաբերում են տվյալ երևույթին։ Ավելի շուտ, նրանք մաթեմատիկական նկարագրությունն են այն բանի, թե ինչ կարող ենք իմանալ համակարգի մասին։ Նրանք հանդես են գալիս միայն որպես վիճակագրական պնդումներ և չափումների արդյունքների մասին կանխատեսումներ, որոնք կարող ենք իրականացնել համակարգի նկատմամբ։
Թույլ տվեք լուսաբանել քվանտային մեխանիկայի այս ընդհանուր առանձահատկությունը մի պարզ օրինակով, դիտարկենք տարածության G սահմանափակ տիրույթում վերջավոր մեծության ուժերի կողմից պահվող մի նյութական կետ։ Եթե նյութական կետի կինետիկ էներգիան փոքր է որոշակի սահմանային արժեքից, ապա նյութական կետը, համաձայն դասական մեխանիկայի, երբևէ չի կարող հեռանալ G տիրույթից։ Սակայն, համաձայն քվանտային մեխանիկայի, որոշակի ժամանակ անց, որը հնարավոր չէ անմիջականորեն կանխատեսել, այն կարող է թողնել G տիրույթը և անկանխատասելի ուղղությամբ հեռանալ շրջակա տարածության մեջ։ Այս դեպքը, համաձայն Գամովի, ռադիոակտիվ տրոհման պարզեցված մոդելն է։
Տեսական քվանտային մոտեցումն այս դեպքում հետևյալն է. ժամանակի t0 պահին շրյոդինգերյան ալիքային համակարգը ամբողջովին G տիրույթում է։ Սակայն t0 պահից հետո ալիքները բոլոր ուղղություններով հեռանում են G տիրույթից այնպես, որ գնացող ալիքի ամպլիտուդը փոքր է լինում G-ի ներսում ալիքային համակարգի սկզբնական ամպլիտուդից։ Որքան ավելի շատ են ալիքները դեպի դուրս տարածվում, այնքան ավելի է 0 տիրույթի ներսում ալիքների ամպլիտուդը և, համապատասխանաբար, G-ից հետագայում դուրս եկող ալիքների ինտենսիվությունը փոքրանում։ Միայն անվերջ ժամանակ անցնելուց հետո է G-ի ներսում ալիքի պաշարը սպառվում, մինչդեռ դրսում ալիքը տարածվում է գնալով մեծացող ծավալում։
Բայց ի՞նչ ընդհանուր բան ունի այս ալիքային պրոցեսը մեր հետաքրքրության առարկայի՝ G-ի ներսում սկզբում պարփակված մասնիկի հետ։ Այս հարցին պատասխանելու համար պետք է պատկերացնենք, որ կատարում ենք որոշ գործողություններ, որոնք թույլ կտան չափումներ իրագործելու այդ մասնիկի նկատմամբ։ Օրինակ պատկերացնենք, թե շրջակա տարածության մեջ ինչ-որ տեղ դրված է մի էկրան, որին մասնիկը հպվելուն պես կպչում է։ Այնուհետև, որևէ կետում էկրանին հարվածող ալիքների ինտենսիվության հիման վրա եզրակացություն ենք անում այդ րդահին մասնիկի՝ էկրանին այդ կետում հարվածելու հավանականության վերաբերյալ։ Հենց մասնիկը հարվածում է էկրանին որևէ կետում, ամբողջ ալիքային դաշտը կորցնում է իր ֆիզիկական իմաստը։ Նրա միակ նպատակն էր կանխատեսումներ անել այն բանի հավանականության վերաբերյալ, թե որտեղ և որ րդահին մասնիկը կհար վածի էկրանին (կամ, օրինակ, նրա իմպուլսի վերաբերյալ էկրանին հարվածելու պահին)։