Таким образом, в квантовой механике все дело - в системах отсчета.
Давайте попробуем разобраться, что там происходит. И откуда у квантовых частиц берутся "волновые свойства".
Относительное движение трех частиц
Возьмем совсем-совсем простой пример. Пусть у нас есть три частицы, А, В и C, лежащие на одной прямой, так, что частицы A и В расположены на одинаковом расстоянии от частицы C. Примем частицу С неподвижной (свяжем с ней систему отсчета), и пусть частицы A и В движутся к частице C с одинаковой скоростью V.
Однако если мы свяжем систему отсчета с частицей A (второй рисунок), мы обнаружим, что частица C движется к ней со скоростью V, а частица В движется к ней со скоростью 2V.
Но если мы свяжем систему отсчета с частицей В (третий рисунок), мы обнаружим, что две другие частицы движутся уже к ней: частица C со скоростью V, а частица A со скоростью 2V.
Это что же получается? Получается, что частица С одновременно движется в двух разных направлениях? Но это же безобразие какое-то!
Да, вот такое получается "безобразие". И возникает оно из-за того, что мы рассматриваем движение в трех разных системах отсчета, при том, что частицы A и В движутся не только относительно частицы С, но и относительно друг друга.
И поэтому связать частицы A и В в одну инерциальную систему отсчета - в которой бы частица C одновременно двигалась в двух разных направлениях - мы не можем. Это будет грубой ошибкой. В том-то и весь "фокус", что частица C движется "одновременно" в двух разных направлениях только при условии, что мы рассматриваем системы отсчета, связанные с частицам A и В, по-отдельности (хотя и одновременно), но рассматривать эти две системы отсчета в качестве одной системы отсчета мы не можем.
Другой способ задания системы отсчета
А могут ли существовать такие системы отсчета, которые привязаны не к одной точке, а сразу к нескольким или множеству точек?
Да, могут. Но при том же условии: если все точки такой системы отсчета остаются неподвижными относительно друг друга. Примером может служить поверхность Земли, которая во многих задачках по классической механике рассматривается как неподвижная плоскость. И если мы для каждой точки на поверхности Земли проведем вертикаль (высоту) - мы получим аналог того самого неподвижного "абсолютного пространства", которое искал Ньютон. А связав систему координат с какой-либо точкой на поверхности Земли - мы получим аналог ньютоновской неподвижной "абсолютной системы отсчета".
Однако природа оказалась умнее и хитрее Ньютона. И она нашла другой способ задания абсолютных систем отсчета, которые состоят из множество точек. И это волна.
1). Волна как система отсчета состоит из множества точек, которые движутся относительно друг друга.
2). Волна нелокальна, и она может присутствовать в большом объеме пространства или даже во всем пространстве.
3). Волна является универсальной системой отсчета в том смысле, что частица, движущаяся в каком-либо определенном направлении, в такой системе отсчета движется уже во всех возможных направлениях одновременно. Ведь сферическая волна движется одновременно во всех направлениях, а следовательно, она задает одновременно все возможные направление движения. И в этом смысле она является абсолютной системой отсчета.
4). Волна, постоянно двигаясь и изменяясь, в то же время в каком-то смысле остается неизменной. Ведь это периодический процесс, основные параметры которого (частота, амплитуда, скорость) со временем не меняются.
Волна как система отсчета
Так вот моя идея состоит в том, что "волновые свойства" частиц в квантовой механике - это просто еще один способ задания частицей своей системы отсчета. Как частица, она сохраняет все свойства классической системы отсчета - то есть системы отсчета, четко локализованной в пространстве и привязанной к условно неподвижной точке. То есть сохраняет свойства классической (или релятивистской) инерциальной системы отсчета в относительном пространстве.
Но квантовый мир устроен сложнее, чем классический "макромир", и в нем у частиц есть еще один способ задания своей системы отсчета - через волну. И такие системы отсчета уже радикально и принципиально отличаются от привычных нам "классических" инерциальных систем отсчета. Они задаются иначе, существуют иначе, и "работают" они тоже совсем иначе (как волны вероятностей).
Но при этом сама частица всегда остается частицей. Она не "превращается" в волну, не "растворяется" в пространстве, не "размазывается" в нем, и никуда из него не "исчезает" как частица. И "волновыми свойствами", строго говоря, обладает даже не сама частица как таковая, а то, как она себя определяет в пространстве-времени - то есть как она задает себя в пространстве в качестве системы отсчета.
И все "странности" квантовой механики возникают именно отсюда - из-за того, что частица как система отсчета может представлять себя и как "классическую" четко локализованную инерциальную систему отсчета, и как волну. И в каком из этих двух видов существует система отсчета, задаваемая частицей, зависит от того, как мы проводим наблюдение/измерение квантовой системы. Но эти два вида систем отсчета, конечно, никогда не могут быть обнаружены одновременно - и мы каждый раз обнаруживаем частицу либо как частицу, либо как "волну". А переход квантовой частицы из волновой системы отсчета в классическую (локальную инерциальную) описывается в квантовой механике как "коллапс волновой функции".