Лекции по квантовой механике. Розман Г.А. - 150 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

150
îñíîâàííîé íà êëàññè÷åñêîé ýëåêòðîäèíàìèêå è ñïåöèàëüíîé òåîðèè îò-
íîñèòåëüíîñòè.
Íàïîìíèì, ÷òî ïîíèìàåòñÿ ïîä ôèçè÷åñêîé êàðòèíîé ìèðà.
 ïðîöåññå ïîçíàíèÿ ñâîéñòâ îêðóæàþùåãî ìèðà â íàóêå âûäåëÿþò-
ñÿ íàèáîëåå îáùèå ïîíÿòèÿ è èäåè, ïðèíöèïû è òåîðèè, ñ ïîìîùüþ êîòî-
ðûõ íà äàííîì ýòàïå ðàçâèòèÿ ôèçèêè ñîçäàåòñÿ îáùàÿ ìîäåëü ïðèðîäû.
Ýòîò èäåàëèçèðîâàííûé â ðàìêàõ ñóùåñòâóþùèõ ïðåäñòàâëåíèé îáðàç
ïðèðîäû è íîñèò íàçâàíèå ôèçè÷åñêîé êàðòèíû ìèðà (ÔÊÌ). Ïåðâîé ôè-
çè÷åñêîé êàðòèíîé ìèðà áûëà ìåõàíè÷åñêàÿ êàðòèíà ìèðà ,îñíîâàííàÿ íà
íüþòîíîâñêîé ìåõàíèêå ñ åå ïðèíöèïîì äàëüíîäåéñòâèÿ, ïðèíöèïîì îòíî-
ñèòåëüíîñòè Ãàëèëåÿ, àáñîëþòíîé ïðè÷èííî  ñëåäñòâåííîé ñâÿçüþ, ñ óáåæ-
äåííîñòüþ, ÷òî ìèð, â îñíîâíîì, ïîçíàí íà îñíîâå çàêîíîâ ìåõàíèêè. Òîëü-
êî äâå ìàëåíüêèå òó÷êè (Æîëëè) îìðà÷àëè ãîðèçîíò ôèçèêè: 1. Ïðî-
áëåìà óëüòðà ôèîëåòîâîé êàòàñòðîôû â òåîðèè èçëó÷åíèÿ íàãðåòûõ òåë;
2. Ïðîáëåìà ýôèðà. Èç ïåðâîé ìàëåíüêîé òó÷êè âûðîñëà êâàíòîâàÿ
ôèçèêà, èç âòîðîé  ñïåöèàëüíàÿ òåîðèÿ îòíîñèòåëüíîñòè. Ýòè äâå òåîðèè
ëåãëè â îñíîâû ïîñòðîåíèÿ íîâûõ ÔÊÌ: íà áàçå êëàññè÷åñêîé ýëåêòðîäè-
íàìèêè è ñïåöèàëüíîé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè âîçíèêëà ýëåêòðîäèíàìè-
÷åñêàÿ êàðòèíà ìèðà ñ åå ïðèíöèïîì îòíîñèòåëüíîñòè Ýéíøòåéíà, ïðèí-
öèïîì áëèçêîäåéñòâèÿ, ââåäåíèåì ïðîñòðàíñòâåííî-è âðåìåííî-ïîäîáíûõ
àáñîëþòíûõ èíòåðâàëîâ, èçìåíåíèåì ïîíèìàíèÿ çàêîíîâ êëàññè÷åñêîé
ìåõàíèêè è ðàñêðûòèÿ íîâûõ òàéí ïðèðîäû.
Êàê ýëåêòðîäèíàìè÷åñêàÿ êàðòèíà ìèðà âîçíèêëà â íåäðàõ ìåõàíè-
÷åñêîé ôèçèêè, òàê è êâàíòîâî-ïîëåâàÿ êàðòèíà ìèðà çàðîæäàëàñü â ñâÿçè
ñ íåâîçìîæíîñòüþ è ýëåêòðîäèíàìè÷åñêèìè ïðåäñòàâëåíèÿìè îáúÿñíèòü
âíîâü îáíàðóæåííûå ñâîéñòâà ìàòåðèè. Â äåêàáðå 1900 ã. íåìåöêèé ôèçèê
Ìàêñ Ïëàíê äëÿ ïðåîäîëåíèÿ òðóäíîñòåé â îáúÿñíåíèè çàêîíîâ èçëó÷å-
íèÿ íàãðåòûõ òåë âûäâèãàåò ãèïîòåçó î òîì, ÷òî àòîìû èçëó÷àþò è ïîãëî-
ùàþò ýíåðãèþ íå íåïðåðûâíî, à ïîðöèÿìè, êâàíòàìè. Ýòà èäåÿ, îáîáùåí-
íàÿ çàòåì À. Ýéíøòåéíîì (â 1905 ã. îí îáúÿñíÿåò çàêîíû ôîòîýôôåêòà,
ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî êâàíòû è ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ â ïðîñòðàíñòâå â âèäå êîð-
ïóñêóë, íàçâàííûõ âïîñëåäñòâèè àìåðèêàíñêèì ôèçèêîì Ëüþèñîì  ôî-
òîíàìè è ïðè÷èñëèâøèé èõ ê ýëåìåíòàðíûì ÷àñòèöàì) ÿâëÿåòñÿ õàðàê-
òåðíûì ïðèçíàêîì êâàíòîâîé ôèçèêè : ôèçè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ýëå-
ìåíòàðíûõ ÷àñòèö ( ýíåðãèÿ, èìïóëüñ, ìîìåíò èìïóëüñà, ÷åòíîñòü è ò.ä.)
èçìåíÿþòñÿ äèñêðåòíî, ñêà÷êàìè íà îïðåäåëåííóþ âåëè÷èíó.
Ôðàíöóçñêèé ôèçèê Ëóè äå Áðîéëü, çàíèìàÿñü èñòîðèåé ôèçèêè, çà-
ìåòèë, ÷òî ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå (è ñâåò) â îäíèõ ÿâëåíèÿõ ïðîÿâëÿåò
âîëíîâûå ñâîéñòâà (èíòåðôåðåíöèÿ, äèôðàêöèÿ, ïîëÿðèçàöèÿ), â äðóãèõ
(ôîòîýôôåêò, ýôôåêò Êîìïòîíà)  êîðïóñêóëÿðíûå. Èñõîäÿ èç èäåè î äèà-
îñíîâàííîé íà êëàññè÷åñêîé ýëåêòðîäèíàìèêå è ñïåöèàëüíîé òåîðèè îò-
íîñèòåëüíîñòè.
      Íàïîìíèì, ÷òî ïîíèìàåòñÿ ïîä ôèçè÷åñêîé êàðòèíîé ìèðà.
      Â ïðîöåññå ïîçíàíèÿ ñâîéñòâ îêðóæàþùåãî ìèðà â íàóêå âûäåëÿþò-
ñÿ íàèáîëåå îáùèå ïîíÿòèÿ è èäåè, ïðèíöèïû è òåîðèè, ñ ïîìîùüþ êîòî-
ðûõ íà äàííîì ýòàïå ðàçâèòèÿ ôèçèêè ñîçäàåòñÿ îáùàÿ ìîäåëü ïðèðîäû.
Ýòîò èäåàëèçèðîâàííûé â ðàìêàõ ñóùåñòâóþùèõ ïðåäñòàâëåíèé îáðàç
ïðèðîäû è íîñèò íàçâàíèå ôèçè÷åñêîé êàðòèíû ìèðà (ÔÊÌ). Ïåðâîé ôè-
çè÷åñêîé êàðòèíîé ìèðà áûëà ìåõàíè÷åñêàÿ êàðòèíà ìèðà ,îñíîâàííàÿ íà
íüþòîíîâñêîé ìåõàíèêå ñ åå ïðèíöèïîì äàëüíîäåéñòâèÿ, ïðèíöèïîì îòíî-
ñèòåëüíîñòè Ãàëèëåÿ, àáñîëþòíîé ïðè÷èííî – ñëåäñòâåííîé ñâÿçüþ, ñ óáåæ-
äåííîñòüþ, ÷òî ìèð, â îñíîâíîì, ïîçíàí íà îñíîâå çàêîíîâ ìåõàíèêè. Òîëü-
êî äâå “ìàëåíüêèå òó÷êè” (Æîëëè) îìðà÷àëè “ãîðèçîíò” ôèçèêè: 1. Ïðî-
áëåìà “óëüòðà ôèîëåòîâîé êàòàñòðîôû” â òåîðèè èçëó÷åíèÿ íàãðåòûõ òåë;
2. Ïðîáëåìà ýôèðà. Èç ïåðâîé ìàëåíüêîé “òó÷êè” âûðîñëà êâàíòîâàÿ
ôèçèêà, èç âòîðîé – ñïåöèàëüíàÿ òåîðèÿ îòíîñèòåëüíîñòè. Ýòè äâå òåîðèè
ëåãëè â îñíîâû ïîñòðîåíèÿ íîâûõ ÔÊÌ: íà áàçå êëàññè÷åñêîé ýëåêòðîäè-
íàìèêè è ñïåöèàëüíîé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè âîçíèêëà ýëåêòðîäèíàìè-
÷åñêàÿ êàðòèíà ìèðà ñ åå ïðèíöèïîì îòíîñèòåëüíîñòè Ýéíøòåéíà, ïðèí-
öèïîì áëèçêîäåéñòâèÿ, ââåäåíèåì ïðîñòðàíñòâåííî-è âðåìåííî-ïîäîáíûõ
àáñîëþòíûõ èíòåðâàëîâ, èçìåíåíèåì ïîíèìàíèÿ çàêîíîâ êëàññè÷åñêîé
ìåõàíèêè è ðàñêðûòèÿ íîâûõ òàéí ïðèðîäû.
      Êàê ýëåêòðîäèíàìè÷åñêàÿ êàðòèíà ìèðà âîçíèêëà â íåäðàõ ìåõàíè-
÷åñêîé ôèçèêè, òàê è êâàíòîâî-ïîëåâàÿ êàðòèíà ìèðà çàðîæäàëàñü â ñâÿçè
ñ íåâîçìîæíîñòüþ è ýëåêòðîäèíàìè÷åñêèìè ïðåäñòàâëåíèÿìè îáúÿñíèòü
âíîâü îáíàðóæåííûå ñâîéñòâà ìàòåðèè. Â äåêàáðå 1900 ã. íåìåöêèé ôèçèê
Ìàêñ Ïëàíê äëÿ ïðåîäîëåíèÿ òðóäíîñòåé â îáúÿñíåíèè çàêîíîâ èçëó÷å-
íèÿ íàãðåòûõ òåë âûäâèãàåò ãèïîòåçó î òîì, ÷òî àòîìû èçëó÷àþò è ïîãëî-
ùàþò ýíåðãèþ íå íåïðåðûâíî, à ïîðöèÿìè, êâàíòàìè. Ýòà èäåÿ, îáîáùåí-
íàÿ çàòåì À. Ýéíøòåéíîì (â 1905 ã. îí îáúÿñíÿåò çàêîíû ôîòîýôôåêòà,
ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî êâàíòû è ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ â ïðîñòðàíñòâå â âèäå êîð-
ïóñêóë, íàçâàííûõ âïîñëåäñòâèè àìåðèêàíñêèì ôèçèêîì Ëüþèñîì – “ôî-
òîíàìè” è ïðè÷èñëèâøèé èõ ê ýëåìåíòàðíûì ÷àñòèöàì) ÿâëÿåòñÿ õàðàê-
òåðíûì ïðèçíàêîì êâàíòîâîé ôèçèêè : ôèçè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ýëå-
ìåíòàðíûõ ÷àñòèö ( ýíåðãèÿ, èìïóëüñ, ìîìåíò èìïóëüñà, ÷åòíîñòü è ò.ä.)
èçìåíÿþòñÿ äèñêðåòíî, ñêà÷êàìè íà îïðåäåëåííóþ âåëè÷èíó.
      Ôðàíöóçñêèé ôèçèê Ëóè äå Áðîéëü, çàíèìàÿñü èñòîðèåé ôèçèêè, çà-
ìåòèë, ÷òî ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå (è ñâåò) â îäíèõ ÿâëåíèÿõ ïðîÿâëÿåò
âîëíîâûå ñâîéñòâà (èíòåðôåðåíöèÿ, äèôðàêöèÿ, ïîëÿðèçàöèÿ), â äðóãèõ
(ôîòîýôôåêò, ýôôåêò Êîìïòîíà) – êîðïóñêóëÿðíûå. Èñõîäÿ èç èäåè î äèà-
                                  150