Interested Article - Статистическая интерпретация волновой функции

Основные положения статистической интерпретации волновой функции были сформулированы Максом Борном в 1926 году, как только было опубликовано волновое уравнение Шрёдингера . В отличие от интерпретации Шрёдингера , представляющей электрон в атоме в виде волнового пакета , интерпретация Борна рассматривала электрон в атоме как отрицательно заряженную элементарную частицу и сохраняла структуру электрона. Но при этом законы движения электрона в атоме приобретают вероятностный характер, определяемый волновой функцией. В рамках статистической интерпретации волновой функции терялся смысл понятия траектории движения электрона, однако можно было рассматривать вероятность нахождения электрона в определённом элементе пространства, окружающего ядро атома.

М. Борн вспоминал:

Он (Шрёдингер) рассматривал электрон не как частицу, но как некоторое распределение плотности, которое давалось квадратом его волновой функции |ψ|².

Он считал, что следует полностью отказаться от идеи частиц и квантовых скачков, и никогда не сомневался в правильности этого убеждения. Я, напротив, имел возможность каждодневно убеждаться в плодотворности концепции частиц, наблюдая за блестящими опытами Франка по атомным и молекулярным столкновениям, и был убеждён, что частицы не могут быть упразднены. Следовало найти путь к объединению частиц и волн. Я видел связующее звено в идее вероятности…

Точку зрения М. Борна разделяли А. Зоммерфельд , Н. Бор , В. Гейзенберг , В. Паули . В 1927 году Н. Бор и В. Гейзенберг усовершенствовали вероятностную интерпретацию волновой функции, данную М. Борном, и попытались ответить на ряд вопросов, возникающих вследствие свойственного квантовомеханического корпускулярно-волнового дуализма ( копенгагенская интерпретация ). В 1927 году В. Гейзенберг, используя вероятностную трактовку квантовой механики, формулирует соотношение неопределённостей. Принцип неопределённости Гейзенберга становится одним из краеугольных камней квантовой механики .

Однако сам автор волнового уравнения продолжал настаивать на волновой природе электрона и продолжал рассматривать электрон в атоме как отрицательно заряженное облако. В июне 1927 года аспиранты Шрёдингера В. Гайтлер и Ф. Лондон решили задачу о природе гомеополярной связи в молекуле водорода. Метод Гайтлера — Лондона получил название теории валентных связей . По этому методу считалось, что электронное облако молекулы усиливается в пространстве между ядрами благодаря интерферометрическому наложению исходных атомных орбиталей , что оказывает притягивающее действие на атомы и приводит к образованию ковалентной связи .

Завязалась острая многолетняя (четверть века) дискуссия — в чём же заключается сущность шрёдингеровских волн? Что именно колеблется в пространстве, окружающем ядро атома водорода? Чем является электрон в атоме — волновым пакетом или элементарной частицей?

Лишь только в 1950 г. Шрёдингер присоединился к вероятностной трактовке сущности волн. Он писал в статье «Что такое элементарная частица»:

Волны, о которых мы говорили, не должны считаться реальными волнами. Верно, что они порождают интерференционные явления, которые в случае света, где они уже давно известны, считались решающим доказательством, устранившим любые сомнения в реальности световых волн. Тем не менее, мы теперь говорим, что все волны, включая световые, лучше рассматривать как «волны вероятности». Они являются лишь математическим построением для вычисления вероятности нахождения частицы…

В 1954 году М. Борн удостоен Нобелевской премии по физике с формулировкой «За фундаментальное исследование в области квантовой механики, особенно за статистическую интерпретацию волновой функции».