Основы теоретической физики/Введение в предмет квантовой механики

3.1.1. ВведениеПравить

Как известно, все материальные тела состоят из молекул и атомов, которые, в свою очередь, состоят из еще более мелких частиц: электронов, нейтронов, протонов, которые состоят из частиц еще мельче... На сегодняшний день науке известны тысячи микрочастиц, которые невозможно увидеть ни в оптический, ни даже в электронный микроскоп. Некоторые из этих частиц до сих пор существуют лишь в теории и пока не обнаружены даже на самых современных экспериментальных установках.

Опыт показывает, что поведение тела очень малого размера существенно отличается от того, к чему мы привыкли, наблюдая за большими телами в повседневной жизни. Микроскопические тела не ведут себя ни как волны, ни как частицы, ни как облака или бильярдные шары или грузы, подвешенные на пружины. Квантовая механикаэто описание поведения мельчайших частиц вещества.

Эволюция механики чем-то похожа на эволюцию оптики. Так, Ньютон считал, что свет состоит из частиц и на основе этого создал революционную для своего времени «линейную оптику». Много позже эксперименты показали, что свет ведет себя подобно волнам и появилась «волновая оптика». Однако на рубеже XIX – XX веков выяснилось, что в некоторых экспериментах (в фотоэффекте), поведение света никак невозможно объяснить волновой оптикой. В итоге для света было принято понятие «дуализм»: свойство проявлять как свойства частиц, так и волновые свойства в зависимости от условий эксперимента.

Обнаружение дуализма у света совпало по времени с открытием свойств первой элементарной частицы: электрона. В первых экспериментах электрон проявлял себя как классическая частица и его начали представлять себе как некое подобие микроскопического бильярдного шара, который обладает электрическим зарядом. Однако вскоре выяснилось, что в ряде экспериментов электрон ведет себя как волна. То есть экспериментально было доказано, что свойство дуализма присуще не только свету, но и электронам тоже.

В первой четверти XX века постепенно накапливалась экспериментальная информация о поведении микрочастиц. Была выдвинута гипотеза о том, что свойством дуализма обладают не только свет и электроны, но и вообще все частицы. Наконец, в 1926 – 1297 годах, усилиями Шредингера, Гайзенберга и Борна, физикам удалось получить первое непротиворечивое описание поведения вещества микроскопических (квантовых) размеров. Эту новую теорию назвали «Квантовой механикой».

См. такжеПравить

Оглавление

ПримечанияПравить