Тождественности принцип

Определение "Тождественности принцип" в Большой Советской Энциклопедии

Тождественности принцип, один из основополагающих принципов квантовой механики, согласно которому состояния системы частиц, получающиеся друг из друга перестановкой тождественных частиц (ТЧ) местами, нельзя различить ни в каком эксперименте, и такие состояния должны рассматриваться как одно физических состояние. Тождественности принцип является одним из основных различий между классической и квантовой механиками. В классической механике в принципе всегда можно проследить за движением отдельных частиц по траекториям и таким образом отличить их друг от друга. В квантовой механике ТЧ полностью лишены индивидуальности. Состояние частицы в квантовой механике описывается с помощью волновой функции (Y), которая позволяет определить лишь вероятность (|Y|²) обнаружения частицы в данной точке пространства. В случае перекрытия в пространстве волновых функций двух (или более) ТЧ, то есть возможных областей обнаружения ТЧ, нет смысла говорить о том, какая из частиц находится в данной точке; имеет смысл говорить лишь о вероятности обнаружения в этой точке одной из ТЧ.

Эмпирическим фактом, который и составляет существо Тождественности принцип, является то, что в природе реализуются лишь 2 класса волновых функций для систем ТЧ: симметричные волновые функции, обладающие тем свойством, что при перестановке пространственных и спиновых координат любой пары ТЧ волновая функция оказывается равной самой себе, и антисимметричные волновые функции, определяемые тем, что при аналогичной перестановке волновая функция изменяет знак. В квантовой теории поля устанавливается теорема, согласно которой симметричные волновые функции описывают частицы с целым спином (фотоны, p-мезоны и т.п.), тогда как антисимметричные волновые функции описывают частицы с полу целым спином (электроны, протоны, нейтроны и т.п.), для которых имеет место Паули принцип. В 1-м случае частицы подчиняются Бозе — Эйнштейна статистике, во 2-м — Ферми — Дирака статистике.

Тождественности принцип и вытекающие из него требования симметрии волновых функций для системы ТЧ приводят к важнейшему квантовому эффекту, не имеющему аналога в классической теории,— существованию обменного взаимодействия. Одним из первых успехов квантовой механики было объяснение В. Гейзенбергом наличия двух состояний атома гелия — орто- и пара-состояний, основанное на Тождественности принцип Обменное взаимодействие лежит в основе современной теории атомных, молекулярных и ядерных структур, теории твёрдого тела, теории химической связи и др. теорий строения вещества.

  Лит.: см. при ст. Квантовая механика.
  А. Б. Говорков.