Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества. Соотношение неопределенностей Гейзенберга

Французский ученый Луи де Бройль выдвинул в гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Де Бройль утверждал, что не только фотоны света, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами. Согласно де Бройлю, с каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики — энергия Е и импульс р, а с другой — волновые характеристики — частота n и длина волны l. Количественные соотношения, связывающие корпускулярные и волновые свойства частиц, такие же, как для фотонов:

E = hn, p = h/l.

Таким образом, любой частице, обладающей импульсом, сопоставляют волновой процесс с длиной волны, определяемой по формуле де Бройля:

Гипотеза де Бройля была подтверждена экспериментально. В 1927 г. американские физики К.Дэвиссон и Л.Джермер обнаружили, что пучок электронов, рассеивающийся от естественной дифракционной решетки — кристалла никеля,— дает отчетливую дифракционную картину.

Поскольку микрочастицам свойственен корпускулярно-волновой дуализм, это вносит некоторые ограничения в применении к объектам микромира понятий классической механики. В.Гензенберг, учитывая волновые свойства микрочастиц и связанные с этим ограничения в их поведении пришел к выводу, что микрочастица (микрообъект) не может иметь одновременно и определенные координаты (x, y, z) и определенную соответствующую проекцию момента импульса (p_x, p_y, p_z), причем неопределенности этих величин удовлетворяют условиям

или , .

Это означает, что если микрочастица находится в состоянии с точным значением координаты, то соответствующая проекция ее импульса оказывается совершенно неопределенной.