История и методология химии. История становления учения о сложном строении атома. Миттова И.Я - 40 стр.

UptoLike

Рубрика: 

40
В 1940 г. швейцарский ученый доказал, что все субатомные частицы с
полуцелым спином (m
s
=
1
/
2
,
3
/
2
,
5
/
2
) подчиняются принципу Паули. Таким
образом, стало ясно , что этот принцип, лежащий в основе так называемой
статистики ФермиДирака , играет принципиально важную роль в физике
микромира. Примером системы, состоящей из фермионов (ферми -системы),
является электронный газ в металле , примером бозе - системы газ фотонов (т .
е . равновесное электромагнитное излучение ), жидкий
4
Не и другие .
За открытие этого принципа В . Паули в 1945 г. был удостоен Нобелевской
премии.
Становление квантовой механики является важнейшим этапом в развитии
естествознания ХХ века . Ее законы составляют фундамент изучения строения
вещества. Они позволили выяснить сложное строение атома, установить
природу атомных спектров, объяснить внутреннее строение Периодической
системы элементов, понять строение молекул, изучать свойства вещества.
Поскольку свойства макроскопических тел определяются движением и
взаимодействием частиц, из которых они состоят , законы квантовой механики
лежат в основе понимания большинства макроскопических явлений. Она
позволила, например, объяснить температурную зависимость и вычислить
величину теплоемкости газов и твердых тел, определить строение и понять
многие свойства твёрдых тел (металлов, диэлектриков, полупроводников).
Только на основе квантовой механики удалось последовательно объяснить
такие явления, как сверхпроводимость, ферромагнетизм , сверхтекучесть,
выяснить механизм протекания термоядерных реакций на Солнце и звездах.
Ряд крупнейших технических достижений XX века основан по существу на
специфических законах квантовой механики . Например, квантово-
механические законы лежат в основе работы плазменных ускорителей,
обусловливают возможность осуществления в земных условиях термоядерных
реакций, проявляются в ряде явлений в металлах и полупроводниках,
используемых в новейшей технике , и т . д. Законы квантовой механики
используются при целенаправленном поиске и создании новых материалов
(особенно магнитных, полупроводниковых и сверхпроводящих).
В настоящее время без ее теоретических основ и математического
аппарата невозможно развитие таких областей науки , как физика твердого тела,
квантовая химия, квантовая электроника , атомная физика , нелинейная оптика и
теория атомного ядра. Создание квантовой теории свидетельствует об
исключительной силе человеческого разума, сумевшего обнаружить в
кажущемся хаосе микроявлений поразительные по своей общности и красоте
закономерности.
                                              40

        В 1940 г. ш в е йцарский уче ный до казал, чт о в се субат о мные част ицы с
по луце лым спино м (ms = 1/2, 3/2, 5/2 ) по дчиняю т ся принципу Паули. Т аким
о бразо м, ст ало ясно , чт о эт о т принцип, ле ж ащ ий в о сно в е т ак назыв ае мо й
ст ат ист ики Ф е рми— Д ирака, играе т принципиально в аж ную ро ль в физике
микро мира. Приме ро м сист е мы, со ст о ящ е й из ф е рмион ов (ф е рми-сист е мы),
яв ляе т сяэле ктро нный газ в ме т алле , приме ро м бозе -сист е мы — газ фо т о но в (т .
е . рав но в е сно е эле ктро магнит но е излуче ние ), ж идкий 4Не и другие .
        За о т крыт ие эт о го принципа В . Паули в 1945 г. был удо ст о е н Но беле в ско й
пре мии.
        С т ано в ле ние кв ант о в о й ме ханики яв ляе т ся в аж не йш им эт апо м в разв ит ии
е ст е ст в о знания Х Х в е ка. Е е зако ны со ст ав ляю т фундаме нт изуче ния ст ро е ния
в е щ е ст в а. О ни по зв о лили в ыяснит ь сло ж но е ст ро е ние ат о ма, уст ано в ит ь
приро ду ат о мных спе ктро в , о бъяснит ь в нут ре нне е ст ро е ние Пе рио диче ско й
сист е мы эле ме нт о в , по нят ь ст ро е ние мо ле кул, изучат ь св о йст в а в е щ е ст в а.
По ско льку св о йст в а макро ско пиче ских т е л о пре де ляю т ся дв иж е ние м и
в заимо де йст в ие м част иц, из ко т о рых о ни со ст о ят , зако ны квант о в о й ме ханики
ле ж ат в о сно в е по нимания бо льш инст в а макро ско пиче ских яв ле ний. О на
по зв о лила, наприме р, о бъяснит ь т е мпе рат урную зав исимо ст ь и в ычислит ь
в е личину т е пло е мко ст и газо в и т в е рдых т е л, о пре де лит ь ст ро е ние и по нят ь
мно гие св о йст в а т в ёрдых т е л (ме т алло в , диэле ктрико в , по лупро в о днико в ).
Т о лько на о сно в е кв ант о в о й ме ханики удало сь по сле до в ат е льно о бъяснит ь
т акие яв ле ния, как с ве рхпровод имос т ь, ф е рромагн е т изм, св е рхт е куче ст ь,
в ыяснит ь ме ханизм про т е каният е рмо яде рных ре акций на С о лнце и зв е здах.
        Ряд крупне йш их т е хниче ских до ст иж е ний XX в е ка о сно в ан по сущ е ст в у на
спе цифиче ских зако нах квант о в о й ме ханики. Наприме р, квант о в о -
ме ханиче ские зако ны ле ж ат в о сно в е рабо т ы плазме нных уско рит е ле й,
о бусло в лив аю т в о змо ж но ст ь о сущ е ст в ле ния в зе мных усло в иях т е рмо яде рных
ре акций, про яв ляю т ся в ряде яв ле ний в ме т аллах и по лупро в о дниках,
испо льзуе мых в но в е йш е й т е хнике, и т . д. Зако ны кв ант о в о й ме ханики
испо льзую т ся при це ле направ ле нно м по иске и со здании но в ых мат е риало в
(о со бенно магнит ных, по лупро в о днико в ых и св е рхпро в о дящ их).
         В наст о ящ е е в ре мя без е е т е о ре т иче ских о сно в и мат е мат иче ско го
аппарат а не в о змо ж но разв ит ие т аких о бласт е й науки, какфизика т в е рдо го т е ла,
квант о в аяхимия, квант о в аяэле ктро ника, ат о мнаяфизика, не лине йнаяо пт ика и
т е о рия ат о мно го ядра. С о здание квант о в о й т е о рии св иде т е льст в уе т о б
исклю чит е льно й силе че ло в е че ско го разума, суме в ш е го о бнаруж ит ь в
каж ущ е мся хао се микро яв ле ний по разит е льные по св о е й о бщ но ст и и красо т е
зако но ме рно ст и.