Методологическая физика. Очиров Д.Д-Э. - 113 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

225
мишень. Окись в конечном счете была восстановлена, и слой мишени
удален путем испарения, но только после продолжительного прогрева при
различных высоких температурах в водороде и в вакууме
1
.
Картина рассеяния заметно изменилась после возобновления опытов.
Это обстоятельство было объяснено их явлением рекристаллизации
мишени, происшедшей за время ее прогрева
2
. В результате образовалась
своеобразная кристаллическая щель, о которой уже писал де Бройль. С
помощью простой щели (искусственной дифракционной решетки) нельзя
было надеяться наблюдать дифракцию электронов.
Как мы убедились, первоначальный вариант экспериментов,
обнаруживших дифракцию электронов, носил случайный
(“непредвиденный”) характер. Эмпирическая интерпретация гипотезы де
Бройля уже после подобных экспериментов заключалась в построении
эмпирической модели в результате выполнения Дэвиссоном и Джермером
МЭ с плоскостью кристалла никеля, в форме куба со срезанным углом
(“щель”), куда направляется пучок электронов определенной скорости из
какого-либо источника (“электронной пушки”, например) и мишень
(“плоскость никеля”) взаимодействует с каким-либо прибором (с
гальванометром, соединенным с цилиндром Фарадея для сбора
дифрагированных электронов”). Для «мысленного измерения»
интенсивности дифрагированных лучей в разных направлениях можно
вращать саму мишень вокруг ее оси и уловитель (т.е. цилиндр Фарадея)
электроноввокруг мишени по дуге окружности. Реальные
эксперименты Девиссона и Джермера дали хорошее количественное
подтверждение соотношения де Бройля.
В связи с подтверждением волнового аспекта НКМ в экспериментах
полезно провести анализ опытов Н. Сушкина, Л. Бибермана, В. Фа-
бриканта по дифракции поочередно летящих электронов. Если быть
кратким, то суть их экспериментов заключается в следующем МЭ
Эйнштейна: “Пусть электроны посылаются один за другим к двум
крошечным отверстиям. Словоэлектрон употребляется здесь ради
определенности; наши рассуждения справедливы также и для фотонов.
Один и тот же эксперимент повторяется много раз совершенно
одинаковым образом; все электроны имеют одинаковую скорость и
движутся в направлении к двум отверстиям. Едва ли нужно напоминать,
что идеализированный эксперимент, который нельзя выполнить в
действительности, но который легко можно себе представить. Мы не
можем выстреливать отдельные фотоны или электроны в заданные
1
Цит. по: Тригг Дж. Указанная книга. С. 125.
2
Фактически произошло укрупнение кристаллов: “… бомбардировались лишь несколько
(фактически около десяти) больших кристаллов”. Цит. по: Тригг Дж. Указанная книга. С. 125.
226
моменты времени, подобно пулям из ружья”.
1
Хотя данное описание
неявно содержит в себе представление о приборе (т.е. офотопластинке,
регистрирующей пятна и кольца от электронов
2
), все ж таки ее нельзя
считать МЭ в полном смысле слова; оно есть описание эйдетической
интерпретации гипотезы дифракции поочередно вылетающих электронов.
Данный историко-физический факт служит прекрасной иллюстрацией
места и природы эйдетической интерпретации и МЭ в физическом
познании: они являются существенной и необходимой частью
процедурного алгоритма, связанного с проверкой физической теории.
В реальном эксперименте Н. Сушкина, Л. Бибермана, В. Фабриканта
(1949 г.) средний промежуток времени между прохождениями двух
электронов равнялся 2,4 10
4
сек, что примерно в 3·10
4
раз больше
времени прохождения каждого из них от источника до экрана. Мишенью
служил слой кристалликов окиси магния на коллодиевой подложке. И
хотя отдельный электрон давал вспышку в одной точке экрана, при
последовательном прохождении через дифракционную мишень (решетку)
большого их количества возникла прежняя картина дифракции. Значит
каждому отдельному электрону присущи волновые свойства, но присущи
ненаглядным, странным образомв виде определенной вероятности
проявления свойства корпускулы (ибо попадание электрона в некоторую
точку фотопластинкиэто и есть обнаружение его как корпускулы). Тем
самым было подтверждено основное положение квантовой механики о
наличии волновых свойств у отдельного электрона
3
. Увеличивая
интенсивность пучка электронов в несколько (семь) раз, они получили в
эксперименте идентичную дифракционную картину с картиной,
полученной с помощью слабого пучка. “Это подтверждает справедливость
квантовомеханического принципа суперпозиции при диапазоне изменения
интенсивности, равном семи порядкам
4
.
Методологическое объяснение процесса формирования НКМ. Ответ
на вопрос, что такое НКМ, как показал анализ, дает рассмотренный нами
процесс ее формирования. В основу нашего рассмотрения процесса
становления положен принцип развития (последовательный переход от
более простых форм исследования и форм знания к более сложным), т.е.
генетический подход.
1
Эйнштейн А. СНТ. Т. IV. С. 533. По этому поводу Фабрикант вспоминает: “Я многократно
наталкивался на описание мысленного эксперимента с поочередно летящими электронами, но только
прочтя соответствующее место в книге А. Эйнштейна и Л. Инфельда задумался над тем, почему,
собственно говоря, этот эксперимент нельзя реализовать”. См. в кн.: 50 лет квантовой механики //
Сб. статей.– М.: Наука, 1979. С. 96–97.
2
О чем в дальнейшем чтении текста мы убеждаемся.
3
50 лет квантовой механики. С. 98.
4
Там же. С. 98.
мишень. Окись в конечном счете была восстановлена, и слой мишени                             моменты времени, подобно пулям из ружья”.1 Хотя данное описание
удален путем испарения, но только после продолжительного прогрева при                        неявно содержит в себе представление о приборе (т.е. о “фотопластинке,
различных высоких температурах в водороде и в вакууме”1.                                     регистрирующей пятна и кольца от электронов”2), все ж таки ее нельзя
    Картина рассеяния заметно изменилась после возобновления опытов.                         считать МЭ в полном смысле слова; оно есть описание эйдетической
Это обстоятельство было объяснено их явлением рекристаллизации                               интерпретации гипотезы дифракции поочередно вылетающих электронов.
мишени, происшедшей за время ее прогрева2. В результате образовалась                         Данный историко-физический факт служит прекрасной иллюстрацией
своеобразная кристаллическая щель, о которой уже писал де Бройль. С                          места и природы эйдетической интерпретации и МЭ в физическом
помощью простой щели (искусственной дифракционной решетки) нельзя                            познании: они являются существенной и необходимой частью
было надеяться наблюдать дифракцию электронов.                                               процедурного алгоритма, связанного с проверкой физической теории.
    Как мы убедились, первоначальный вариант экспериментов,                                      В реальном эксперименте Н. Сушкина, Л. Бибермана, В. Фабриканта
обнаруживших       дифракцию       электронов,    носил    случайный                         (1949 г.) средний промежуток времени между прохождениями двух
(“непредвиденный”) характер. Эмпирическая интерпретация гипотезы де                          электронов равнялся 2,4 ⋅ 10−4сек, что примерно в 3·104 раз больше
Бройля уже после подобных экспериментов заключалась в построении                             времени прохождения каждого из них от источника до экрана. Мишенью
эмпирической модели в результате выполнения Дэвиссоном и Джермером                           служил слой кристалликов окиси магния на коллодиевой подложке. И
МЭ с плоскостью кристалла никеля, в форме куба со срезанным углом                            хотя отдельный электрон давал вспышку в одной точке экрана, при
(“щель”), куда направляется пучок электронов определенной скорости из                        последовательном прохождении через дифракционную мишень (решетку)
какого-либо источника (“электронной пушки”, например) и мишень                               большого их количества возникла прежняя картина дифракции. Значит
(“плоскость никеля”) взаимодействует с каким-либо прибором (с                                каждому отдельному электрону присущи волновые свойства, но присущи
“гальванометром, соединенным с цилиндром Фарадея для сбора                                   ненаглядным, странным образом — в виде определенной вероятности
дифрагированных     электронов”).    Для    «мысленного   измерения»                         проявления свойства корпускулы (ибо попадание электрона в некоторую
интенсивности дифрагированных лучей в разных направлениях можно                              точку фотопластинки — это и есть обнаружение его как корпускулы). Тем
вращать саму мишень вокруг ее оси и уловитель (т.е. цилиндр Фарадея)                         самым было подтверждено основное положение квантовой механики о
электронов — вокруг мишени по дуге окружности. Реальные                                      наличии волновых свойств у отдельного электрона3.          Увеличивая
эксперименты Девиссона и Джермера дали хорошее количественное                                интенсивность пучка электронов в несколько (семь) раз, они получили в
подтверждение соотношения де Бройля.                                                         эксперименте идентичную дифракционную картину с картиной,
    В связи с подтверждением волнового аспекта НКМ в экспериментах                           полученной с помощью слабого пучка. “Это подтверждает справедливость
полезно провести анализ опытов Н. Сушкина, Л. Бибермана, В. Фа-                              квантовомеханического принципа суперпозиции при диапазоне изменения
бриканта по дифракции поочередно летящих электронов. Если быть                               интенсивности, равном семи порядкам”4.
кратким, то суть их экспериментов заключается в следующем МЭ                                     Методологическое объяснение процесса формирования НКМ. Ответ
Эйнштейна: “Пусть электроны посылаются один за другим к двум                                 на вопрос, что такое НКМ, как показал анализ, дает рассмотренный нами
крошечным отверстиям. Слово “электрон” употребляется здесь ради                              процесс ее формирования. В основу нашего рассмотрения процесса
определенности; наши рассуждения справедливы также и для фотонов.                            становления положен принцип развития (последовательный переход от
Один и тот же эксперимент повторяется много раз совершенно                                   более простых форм исследования и форм знания к более сложным), т.е.
одинаковым образом; все электроны имеют одинаковую скорость и                                генетический подход.
движутся в направлении к двум отверстиям. Едва ли нужно напоминать,
что идеализированный эксперимент, который нельзя выполнить в                                 1
                                                                                                Эйнштейн А. СНТ. Т. IV. С. 533. По этому поводу Фабрикант вспоминает: “Я многократно
действительности, но который легко можно себе представить. Мы не                             наталкивался на описание мысленного эксперимента с поочередно летящими электронами, но только
можем выстреливать отдельные фотоны или электроны в заданные                                 прочтя соответствующее место в книге А. Эйнштейна и Л. Инфельда задумался над тем, почему,
                                                                                             собственно говоря, этот эксперимент нельзя реализовать”. См. в кн.: 50 лет квантовой механики //
                                                                                             Сб. статей.– М.: Наука, 1979. С. 96–97.
1                                                                                            2
 Цит. по: Тригг Дж. Указанная книга. С. 125.                                                   О чем в дальнейшем чтении текста мы убеждаемся.
2                                                                                            3
   Фактически произошло укрупнение кристаллов: “… бомбардировались лишь несколько              50 лет квантовой механики. С. 98.
                                                                                             4
(фактически около десяти) больших кристаллов”. Цит. по: Тригг Дж. Указанная книга. С. 125.     Там же. С. 98.

                                          225                                                                                             226