Լուի դը Բրոլիի հայտնագործությունը. De Broglie հարաբերակցությունը

5. Քվանտային հիպոթեզի առաջին կիրառությունները

Գլուխ VI. Բորի ատոմ

1. Սպեկտրային և սպեկտրային գծեր

2. Բորի տեսությունը

3. Բորի տեսության զարգացում. Սոմերֆելդի տեսությունը

4. Բորի տեսությունը և ատոմների կառուցվածքը

5. Բորի տեսության քննադատությունը

Գլուխ VII. Համապատասխանության սկզբունք

1. Քվանտային տեսության և ճառագայթման տեսության համադրման դժվարություն

2. Բորի համապատասխանության սկզբունքը

3. Համապատասխանության սկզբունքի որոշ կիրառություններ

Գլուխ VIII. Ալիքային մեխանիկա

1. Ալիքային մեխանիկայի հիմնական գաղափարները

2. Դրա հետ կապված մասնիկ և ալիք

3. Շրյոդինգերի ստեղծագործություններ

4. Էլեկտրոնի դիֆրակցիա

5. Ալիքային մեխանիկայի ֆիզիկական բացատրություն

6. Գամովի տեսությունը

Գլուխ IX. Հայզենբերգի քվանտային մեխանիկա

1. Հայզենբերգի հիմնական գաղափարները

2. Քվանտային մեխանիկա

3. Քվանտային և ալիքային մեխանիկայի նույնականացում

4. Համապատասխանության սկզբունքը նոր մեխանիկայում

Գլուխ X. Նոր մեխանիկայի հավանականական մեկնաբանություն

1. Ընդհանուր գաղափարներ և հիմնական սկզբունքներ

2. Անորոշության հարաբերություն

3. Համապատասխանեցում հին մեխանիկայի հետ

4. Ինդետերմինիզմը նոր մեխանիկայի մեջ

5. Կոմպլեմենտարություն, իդեալականացում, տարածություն և ժամանակ

Գլուխ XI. Էլեկտրոնի սպին

1. Նուրբ կառուցվածք և մագնիսական անոմալիաներ

2. Ուլենբեկի և Գուդսմիթի վարկածը

3. Պաուլիի տեսություն

4. Դիրակի տեսություն

5. Բացասական էներգիայով պետություններ. դրական էլեկտրոն

Գլուխ XII. Համակարգերի ալիքային մեխանիկա և Պաուլիի սկզբունքը

1. Մասնիկների համակարգերի ալիքային մեխանիկա

2. Համակարգեր, որոնք բաղկացած են նույն բնույթի մասնիկներից: Պաուլիի սկզբունքը

3. Համակարգերի ալիքային մեխանիկայի կիրառությունները

4. Քվանտային վիճակագրություն

5. Դիտողություն ինքնության սկզբունքի վերաբերյալ

գրականություն

Broglie, de Broglie (de Broglie) Louis de (ծն. 15.8.1892, Dieppe), ֆրանսիացի ֆիզիկոս։ Ֆրանսիայի գիտությունների ակադեմիայի անդամ (1933) և մշտական ​​քարտուղար (1942)։ ՀԽՍՀ ԳԱ արտասահմանյան անդամ (1958)։ Ավարտել է Փարիզի համալսարանը (1909)։ 1928 թվականից դասավանդել է այնտեղ։ 1924 թվականին իր դոկտորական ատենախոսության մեջ՝ «Քվանտային տեսության հետազոտություն» առաջ քաշեց նյութի ալիքային հատկությունների գաղափարը (այսպես կոչված, դը Բրոյլի ալիքները), որոնք ստեղծեցին ժամանակակից քվանտային մեխանիկայի հիմքը։ Միկրոմասնիկների ալիքային հատկությունները հետագայում հաստատվեցին էլեկտրոնների և այլ մասնիկների դիֆրակցիայի վերաբերյալ փորձերով։ Բրոլին զբաղվել է նաև հարաբերական քվանտային մեխանիկայի, միջուկի կառուցվածքի հարցերով և ալիքատարներում էլեկտրամագնիսական ալիքների տարածման տեսությամբ։ Բրոլիին են պատկանում նաև ֆիզիկայի պատմության վերաբերյալ աշխատություններ։ Նոբելյան մրցանակ (1929)

Լուի դը Բրոլին մեր դարաշրջանի մեծագույն ֆիզիկոսն է, քվանտային տեսության հիմնադիրներից մեկը։ Հեղինակը շատ մատչելի ձևով ցույց է տալիս, թե ինչ հեղափոխություն է կատարել քվանտային տեսությունը մեր օրերի ֆիզիկայի զարգացման մեջ։ Ամբողջ գիրքը գրված է հիմնական գաղափարների պատմական ակնարկի տեսքով, որոնք անխուսափելիորեն պետք է առաջնորդվեին և իրականում հանգեցրին քվանտային մեխանիկայի ստեղծմանը:
Դե Բրոյլին ներկայացնում է ամբողջ քվանտային տեսությունը՝ առանց մեկ բանաձևի:
Դե Բրոյլի գիրքն անկասկած հետաքրքրություն է ներկայացնում ֆիզիկոսների լայն շրջանակի, ժամանակակից ֆիզիկայի ուսանողների և ֆիզիկայի առաջընթացով հետաքրքրված ընթերցողների համար:

Լուի դը Բրոլի. «Հեղափոխություն ֆիզիկայում» (Նոր ֆիզիկա և քվանտա)
Ատոմիզդատ, Մոսկվա, 1965

Խմբագրի առաջաբան

Ընթերցողների ուշադրությանը արժանացած գիրքը գրել է հայտնի գիտնականներից մեկը, ով ինքն էլ մասնակցել է քվանտային ֆիզիկայի զարգացմանը, նույնիսկ երբ այն առաջին քայլերն էր անում։ Սա այն սակավաթիվ գրքերից է, որտեղ ոչ հարաբերական քվանտային տեսությունը, որն արդեն դասական է դարձել, բայց դեռևս այնքան էլ պարզ չէ և այնքան էլ ծանոթ չէ նրանց համար, ովքեր անմիջականորեն ներգրավված չեն ֆիզիկայի այս ոլորտում, ներկայացված է հանրաճանաչ. և բավականին ամբողջական ձևով:
Սա հանրամատչելի գրականության լավագույն ոճի օրինակ է, որտեղ հեղինակը երբեք չի ընկնում ընթերցողի նկատմամբ նվաստացուցիչ վերաբերմունքի վատ ճաշակի մեջ, որն արտահայտվում է նրանով, որ շատ պարզունակ կերպով, «մատների վրա» բացատրություններով և. գռեհիկ «նկարներ», փորձում են իբր «թերզարգացած» ընթերցողին բացատրել ինչ-որ բարձր ու անհասանելի գործ։ Ընդհակառակը, սա լուրջ ու դժվարին բաների մասին լուրջ խոսակցություն է, որը ենթադրում է ընթերցողի ունակություն նույն ինտելեկտուալ լարվածության համար, որը պետք է անի հեղինակը՝ բարդ հարցերը հնարավորինս պարզ և մատչելի ներկայացնելու համար։
Գիրքը հանրաճանաչ է դարձնում հիմնականում այն ​​փաստը, որ շնորհանդեսն ընդհանրապես չի օգտագործում մաթեմատիկական ապարատը և ընթերցողից հատուկ գիտելիքներ չի պահանջում։ Նրանից պահանջվում է ընդամենը ընդհանուր մշակույթ և բարի կամք, որը խթանում է առարկայի նկատմամբ անմիջական հետաքրքրությունը։
Այս գիրքը գրվել է 1936 թվականին և վերահրատարակվել 1946 թվականին՝ գրեթե առանց փոփոխության։ Իրոք, ոչ հարաբերական քվանտային ֆիզիկան գրեթե ամբողջությամբ ձևավորվել էր մինչև 1930 թվականը: Գիտության 15-ամյա զարգացման արդյունքում այս գրքի տեքստում ընդամենը մի քանի ուղղումներ են արվել, և ավելին, դրանք բոլորը հիմնարար նշանակություն չունեն, այլ. առնչվում են որոշակի փաստերի. Եվ առավել եւս, ոչ թե այդ ոչ հարաբերական քվանտային մեխանիկայի, որը դը Բրոյլի գրքի բովանդակությունն է, այլ դաշտի քվանտային տեսության կամ դրա հետ սերտ առնչվող տարրական մասնիկների տեսության։ Այս վերջին ոլորտները շատ ուժեղ են զարգացել հետպատերազմյան տարիներին, թեև մենք, թվում է, դեռ հեռու ենք իրական ըմբռնումից:
Այսպիսով, օրինակ, այժմ հստակորեն հաստատված է, որ ցանկացած մասնիկ (ներկայումս կան մոտ 30 տարբեր տարրական մասնիկներ) ունի իր հակամասնիկը, ինչպես որ պոզիտրոնը համապատասխանում է էլեկտրոնին։ Իսկապես չեզոք մասնիկների որոշ հազվագյուտ դեպքերում մասնիկը համընկնում է իր հակամասնիկի հետ, ուստի դը Բրոյլի որոշ պատճառաբանություններ պարզվում է, որ անհիմն են կամ շատ պարզեցված: Օրինակ (տե՛ս էջ 56), «տարօրինակ ասիմետրիան», որի մասին խոսում է դը Բրոյլը պրոտոնների և էլեկտրոնների հետ կապված, այժմ մեր կողմից ընկալվում է որպես մեր աշխարհի ասիմետրիկ կառուցվածքի խորը հատկանիշ ֆիզիկական ամբողջական համաչափության ֆոնի վրա։ օրենքներ մասնիկների և հակամասնիկների վերաբերյալ: Այս փաստն ակնհայտորեն կապված է ժամանակի դրական ուղղության առանձնահատուկ բնույթի հետ (տե՛ս այս փաստի քննարկումը էջ 74, 75), քանի որ ժամանակի ֆորմալ հակադարձմամբ (t-ը փոխարինելով - t-ով) բոլոր մասնիկները վերածվում են հակամասնիկների։ հակառակ պարիտետով։
Այսպես կոչված CPT անփոփոխության վերաբերյալ Պաուլիի հիմնարար աշխատանքից հետո (1942) և վերջին տարիների զարմանալի հայտնագործություններից հետո (հավասարաչափության չպահպանում - Լի և Յանգ, 1956; համակցված հավասարություն - Լանդաու, 1956), այս տարածքը դարձել է ավելի հասկանալի:
Մեկ այլ կարևոր ոլորտ է հարաբերական քվանտային մեխանիկան կամ դաշտի քվանտային տեսությունը, որը ներկայումս շատ ինտենսիվորեն մշակվում է։ Դե Բրոլիի որոշ հայտարարություններ տրամաբանորեն պատկանում են այս ոլորտին։ Օրինակ, նրա դիտողությունները ֆոտոնների տեսության դժվարությունների մասին, որոնք նա ներկայացնում է կամ հարաբերականության բազմամարմին խնդրի դժվարությունների մասին (ռելյատիվիստական ​​վիճակագրական ֆիզիկա):
Իհարկե, այս կետերը պետք է մի փոքր այլ կերպ արտահայտվեն վերջին բացահայտումների լույսի ներքո։ Թեև այս ոլորտում առկա են հիմնարար մեծ դժվարություններ, այժմ շատ բան կարելի է բացատրել և որոշ փաստերի քանակական նկարագրություն տալ: Մենք հարկ չենք համարում ոչ այդ հատվածները հանել գրքի տեքստից, ոչ էլ առավել եւս՝ ինչ-որ կերպ փոփոխել դրանք։ Դե Բրոյլի գրքի թեմայի համար՝ ոչ հարաբերական քվանտային մեխանիկա, դրանք երկրորդական նշանակություն ունեն։
Որոշ պնդումներ կարելի է անել այս գրքում քվանտային մեխանիկայի հավանականական հայեցակարգի հիմնավորման և այսպես կոչված կորպուսկուլյար ալիքային դուալիզմի մեկնաբանության վերաբերյալ: Երբեմն տպավորություն է ստեղծվում, որ դը Բրոյլի տեսակետը որոշակիորեն փոխվում է գլխից գլուխ։ Հավանաբար դա այդպես է, քանի որ դը Բրոյլին, իր գիտական ​​աշխատանքի տարբեր ժամանակաշրջաններում, տարբեր տեսակետներ ուներ քվանտային մեխանիկայի այս շատ դժվար և հիմնական հայեցակարգի վերաբերյալ: Յուրաքանչյուր ոք, ով ցանկանում է խորանալ դրա մեջ, մենք հղում ենք անում Նիլս Բորի և Ալբերտ Էյնշտեյնի քննարկմանը, որը հրապարակվել է, օրինակ, Բորի «Ատոմային ֆիզիկա և մարդկային գիտելիք» աշխատությունում: Երկու մեծ գիտնականները տարբեր տեսակետներ ունեին, և նրանց քննարկումը` գիտական ​​վեճի օրինակ, որտեղ մասնակիցները ձգտում են միայն ճշմարտության հաստատմանը, այլ ոչ թե իրենց տեսակետի հաստատմանը, մեծապես նպաստեց այս դժվարին և կարևոր խնդրի ըմբռնմանը: .
Ընթերցողի համար, ով ցանկանում է շարունակել իր ծանոթությունը քվանտային ֆիզիկայի գաղափարներին և դրա նոր ձեռքբերումներին, մենք գրքի վերջում առաջարկում ենք հղումների ցանկ, որտեղից նա կարող է ընտրել իր ցանկությամբ գիրքը։
Բայց դը Բրոլիի այս գիրքը նաև շատ հարմար է քվանտային տեսության հետ առաջին ծանոթության համար և նույնիսկ, մեր կարծիքով, կհետաքրքրի այս ոլորտում աշխատող շատ ֆիզիկոսների։
Իսկապես, դը Բրոյլի կարողությունը հստակորեն շարադրել բարդ հարցերը, ուրվագծել գաղափարների ռացիոնալ կապը, այս գրքի շատ արժեքավոր հատկանիշն է։ Եթե, այնուամենայնիվ, խորությունը երբեմն զոհաբերվում է պարզության համար, և այդ կապը որոշ չափով պարզեցված է թվում, ապա հանրաճանաչ ներկայացման համար դա դեռ արատ չէ, և ավելի բարդ ընթերցողը կների այս պահերը և կգտնի իր համար որոշակի առանձնահատկություններ ուղղելու ճանապարհը: ընդհանուր ճիշտ պատկերը.
Մ.Կ. Պոլիվանով

Ներածություն. Քվանտի իմաստը
1. Ինչու՞ պետք է իմանալ քվանտների մասին:

Շատերը, նայելով այս փոքրիկ գրքի վերնագրին, անկասկած կվախենան առեղծվածային «քվանտա» բառից։ Իրոք, նույնիսկ հարաբերականության տեսության մասին, որը բավականին աշխույժ քննարկվել է վերջին մի քանի տարիներին, լայն հասարակությունը շատ աղոտ պատկերացում ունի։ Ինչ վերաբերում է քվանտային տեսությանը, ես կարծում եմ, որ ընթերցողն ավելի անորոշ պատկերացում ունի դրա մասին: Ճիշտ է, սա ներելի է, քանի որ քվանտան բավականին առեղծվածային բան է։
Ինչ վերաբերում է ինձ, ապա ես սկսեցի քվանտա ուսումնասիրել մոտ քսան տարեկանից, և շարունակեցի ուսումնասիրել դրանք քառորդ դար։ Եվ այնուամենայնիվ, ես պետք է ազնվորեն խոստովանեմ, որ եթե այս ամբողջ ընթացքում ես հասել եմ այս հարցի որոշ ասպեկտների մի փոքր ավելի խորը ըմբռնման, ապա ես դեռ չեմ կարող լիովին վստահ ասել, թե ինչ է թաքնված դիմակի տակ, որը թաքցնում է քվանտների իրական դեմքը: Այնուամենայնիվ, ինձ թվում է, որ չնայած ֆիզիկայում անցած դարերի ընթացքում տեղի ունեցած առաջընթացի ողջ կարևորությանը և նշանակությանը, գիտնականները չեն կարողացել խորապես հասկանալ երևույթների իրական էությունը, քանի դեռ ոչինչ չգիտեն քվանտների գոյության մասին: . Քանի որ առանց քվանտների անհնար կլիներ պատկերացնել ո՛չ լույսը, ո՛չ նյութը:
Կարելի է հասկանալ, թե ինչ զգալի ազդեցություն է գործել մարդկության գիտելիքի զարգացման բուն ուղղության վրա այն օրը, երբ քվանտները գաղտնի մուտք գործեցին գիտություն։ Հենց այդ օրը դասական ֆիզիկայի վեհաշուք և վեհաշուք շենքը ցնցվեց իր հիմքում, թեև այն ժամանակ ոչ ոք դեռ հստակորեն տեղյակ չէր այդ մասին: Գիտության պատմության մեջ այս մեկի ուժգնությամբ համեմատելի շատ ցնցումներ չեն եղել։
Եվ միայն հիմա ենք կարողանում հասկանալ և գնահատել տեղի ունեցած հեղափոխության վեհությունն ու կարևորությունը։ Դասական ֆիզիկան, հավատարիմ Դեկարտի իդեալին, պատկերում էր տիեզերքը որպես ինչ-որ հսկայական մեխանիզմ, որի վարքագիծը կարելի է բավականին ճշգրիտ նկարագրել՝ տեղադրելով նրա բոլոր մասերի դիրքերը տարածության մեջ և փոխելով դիրքը ժամանակի հետ. մեխանիզմ, որի վարքագիծը, սկզբունքորեն, կարելի էր կանխատեսել բացարձակապես ճշգրիտ՝ իմանալով դրա սկզբնական վիճակը որոշող որոշակի թվով պարամետրեր։ Սակայն այս տեսակետը հիմնված էր որոշակի վարկածների վրա, որոնք արվել են, և որոնց վավերականությունն ակնհայտ էր թվում։ Դրանցից մեկը կայանում է նրանում, որ տարածության և ժամանակի այն տարածքը, որտեղ մենք գրեթե բնազդաբար ձգտում ենք տեղավորել մեր բոլոր սենսացիաները, լիովին կոշտ և որոշակի տարածք է, և դրանում յուրաքանչյուր ֆիզիկական երևույթ, սկզբունքորեն, կարող է ամբողջությամբ տեղայնացվել, անկախ նրանից. բոլոր դինամիկ գործընթացները, որոնք կարգավորում են այս երևույթը: Հետևաբար, ֆիզիկական աշխարհի ողջ զարգացումը ժամանակի ընթացքում վերածվեց մարմինների տարածական դիրքի փոփոխության: Ահա թե ինչու դինամիկ մեծությունները, ինչպիսիք են էներգիան և իմպուլսը, դասական ֆիզիկայում հայտնվում են որպես ածանցյալներ, որոնք ձևավորվել են արագության հասկացության օգտագործմամբ։ Այսպիսով, կինեմատիկան պարզվում է, որ դինամիկայի հիմքն է։
Բոլորովին այլ իրավիճակ քվանտային ֆիզիկայում։ Գործողությունների քվանտի առկայությունը հանգեցնում է տարածության և ժամանակի խիստ տեղայնացման և դինամիկ զարգացման հայեցակարգի հակասության։ Նրանցից յուրաքանչյուրն առանձին կարող է օգտագործվել իրական աշխարհը նկարագրելու համար: Այնուամենայնիվ, դրանք չեն կարող կիրառվել միաժամանակ բոլոր խստությամբ: Տարածության և ժամանակի մեջ ճշգրիտ տեղայնացումը մի տեսակ ստատիկ իդեալականացում է, որը բացառում է ցանկացած զարգացում և ցանկացած շարժում: Շարժման վիճակի հայեցակարգը, որն ընդունվել է իր մաքուր ձևով, ընդհակառակը, դինամիկ իդեալականացում է, որը հակասում է ճշգրիտ դիրքի և ժամանակի պահի հասկացություններին:
Քվանտային տեսության շրջանակներում ֆիզիկական աշխարհը չի կարող նկարագրվել առանց այս երկու հակասական հասկացություններից մեկի այս կամ այն ​​չափով օգտագործման։ Այսպիսով, այն բխում է մի տեսակ փոխզիջումից, և հայտնի Հայզենբերգի անորոշ հարաբերությունները մեզ ցույց են տալիս, թե որքանով է հնարավոր այդ փոխզիջումը։ Ի թիվս նոր տեսության այլ եզրակացությունների, հետևում է, որ կինեմատիկան այլևս ինքնուրույն ֆիզիկական նշանակություն ունեցող գիտություն չէ։ Դասական մեխանիկայում հնարավոր էր ուսումնասիրել տեղաշարժերը տարածության մեջ և այդպիսով որոշել արագությունն ու արագացումը՝ անկախ նրանից, թե ինչպես են այդ տեղաշարժերը ֆիզիկապես իրականացվում։ Այնուհետև, շարժման օրենքների այս վերացական ուսումնասիրությունից, որոշ նոր ֆիզիկական սկզբունքներ ներմուծելով, կարելի է անցնել դինամիկայի: Քվանտային մեխանիկայում նման ուղին սկզբունքորեն անընդունելի է, քանի որ տարածություն-ժամանակի տեղայնացումը, որն ընկած է կինեմատիկայի հիմքում, հնարավոր է միայն որոշ հատուկ դեպքերում, որոնք որոշվում են շարժման հատուկ դինամիկ պայմաններով: Մենք ավելի ուշ կտեսնենք, թե ինչու է երևույթների լայնածավալ ուսումնասիրության ժամանակ դեռ միանգամայն հնարավոր օգտագործել կինեմատիկայի օրենքները: Այնուամենայնիվ, երբ մենք դիմում ենք ատոմի մասշտաբով տեղի ունեցող երևույթների դիտարկմանը, որտեղ քվանտները մեծ դեր են խաղում, կարող ենք ասել, որ կինեմատիկան, որը սահմանվում է որպես շարժման գիտություն, անկախ բոլոր դինամիկ պայմաններից, ամբողջովին կորցնում է իր նշանակությունը:
Մեկ այլ վարկած, որն էապես ընկած է դասական ֆիզիկայի հիմքում, այն է, որ համապատասխան նախազգուշական միջոցների օգնությամբ հնարավոր է, սկզբունքորեն, աննշան դարձնել չափման գործընթացով ներմուծված ուսումնասիրվող երևույթի բնական ընթացքի խախտման ազդեցությունը: Այսինքն՝ ենթադրվում է, որ փորձը կարող է իրականացվել այնպես, որ դրա պատճառած շեղումների ազդեցությունը ուսումնասիրվող գործընթացի ընթացքի վրա կամայականորեն փոքր լինի։ Նման վարկածը կարելի է վավեր համարել մեծ մասշտաբով տեղի ունեցող երեւույթների համար։ Ատոմային աշխարհի երեւույթների համար, սակայն, սխալ է ստացվում։ Դա պայմանավորված է գործողության քվանտի առկայությամբ և այն փաստով, որ, ինչպես ցույց է տալիս Հայզենբերգի և Բորի նուրբ և խորը վերլուծությունը, ցանկացած մեծություն չափելու ցանկացած փորձ, որը բնութագրում է տվյալ համակարգը, հանգեցնում է այլ մեծությունների անվերահսկելի փոփոխության, որոշել այս համակարգի հատկությունները. Ավելի ճիշտ, ցանկացած մեծության ցանկացած չափում, որը թույլ է տալիս հաստատել համակարգի դիրքը տարածության և ժամանակի մեջ, հանգեցնում է համակարգի դինամիկ վիճակը որոշող համապատասխան կոնյուգացիոն մեծության անվերահսկելի փոփոխության: Մասնավորապես, պարզվում է, որ անհնար է միաժամանակ ճշգրիտ չափել երկու փոխադարձաբար խոնարհված մեծություններ։
Հիմա պարզ է, թե ինչ իմաստով կարելի է ասել, որ գործող քվանտի առկայությունը համակարգի տարբեր մասերի տարածական-ժամանակային տեղայնացումը անհամատեղելի է դարձնում նրա հատուկ դինամիկ վիճակներից որևէ մեկի հետ, քանի որ համակարգը տեղայնացնելու համար անհրաժեշտ է. ճշգրիտ իմանալ մի շարք մեծություններ, որոնց չափումն իր հերթին բացառում է համակարգի դինամիկ վիճակը բնութագրող համապատասխան կոնյուգացիոն մեծությունների որոշումը և հակառակը։ Քվանտների գոյությունը շատ յուրօրինակ կերպով որոշում է շեղումների մեծության ստորին սահմանը, որը ֆիզիկոսը ներկայացնում է իր ուսումնասիրած համակարգերը չափելիս: Այսպիսով, պարզվեց, որ դասական ֆիզիկայի հիմքում ընկած վարկածներից մեկը հերքվել է, և այս փաստի նշանակությունը շատ մեծ է։
Այսպիսով, պարզվում է, որ երբեք չի կարելի իմանալ դասական տեսանկյունից համակարգը լիարժեք նկարագրելու համար անհրաժեշտ քանակությունների կեսից ավելիի ճշգրիտ արժեքները: Համակարգը բնութագրող որոշ մեծության արժեքն առավել անորոշ է, այնքան ավելի ճշգրիտ է հայտնի նրա համակցված մեծության արժեքը: Սրանից հետևում է էական տարբերություն հին և նոր ֆիզիկայի միջև բնական երևույթների դետերմինիզմի վերաբերյալ նրանց հայացքներում:
Դասական ֆիզիկայի տեսանկյունից ժամանակի ինչ-որ պահի համակարգի տարբեր մասերի դիրքը որոշող մեծությունների և համապատասխան դինամիկական մեծությունների նշանակումը բավական է, գոնե սկզբունքորեն, ճշգրիտ նկարագրության համար։ համակարգի վիճակը բոլոր հետագա ժամանակներում: Իմանալով որոշակի պահի t0 համակարգը բնութագրող մեծությունների x0, y0,... ճշգրիտ արժեքները, հնարավոր եղավ միանշանակ գուշակել, թե այդ մեծություններից ինչ արժեքներ կհայտնաբերվեին, եթե դրանք լինեին: որոշվում է ինչ-որ հաջորդ ժամանակ t. Սա բխում է մեխանիկական և ֆիզիկական տեսությունների հիմքում ընկած հավասարումներից և հանդիսանում է այս հավասարումների ուղղակի մաթեմատիկական հատկությունը:
Ապագա երևույթները ներկա երևույթներից ճշգրիտ կանխատեսելու հնարավորության մասին հայտարարությունները և այն մասին, որ ապագան որոշակի իմաստով ամբողջությամբ պարունակվում է ներկայում և չի կարող դրան որևէ բան ավելացնել, կազմում են այն, ինչ կոչվում է բնական երևույթների դետերմինիզմ: Բայց ճշգրիտ կանխատեսման նման հնարավորությունը ենթադրում է ժամանակի որոշակի կետում տարածության մեջ դիրքը նկարագրող փոփոխականների և դրա հետ կապված դինամիկ փոփոխականների ճշգրիտ որոշում։ Մասնավորապես, փոխկապակցված մեծությունների նման միաժամանակյա որոշումը քվանտային մեխանիկայի տեսանկյունից անհնար է դառնում։ Եվ դա կապված է ժամանակակից տեսական ֆիզիկայի հեռատեսության հնարավորությունների ու բնական երեւույթների փոխկապակցման ըմբռնման մեջ տեղի ունեցած էական փոփոխությունների հետ։
Քանի որ t0 ժամանակի համակարգի վիճակը բնութագրող մեծությունների արժեքները կարող են հաստատվել միայն որոշակի անորոշությամբ, որն անխուսափելի է քվանտային տեսության մեջ, ուստի, համապատասխանաբար, ֆիզիկոսն այլևս չի կարող ճշգրիտ կանխատեսել, թե ինչ արժեքներ են. այդ քանակները կլինեն ինչ-որ հաջորդ ժամանակ: Նա կարող է միայն կանխատեսել այն հավանականությունը, որ հաջորդ անգամ t-ում այս մեծությունները որոշելիս մենք կստանանք դրանց արժեքներից մեկը կամ մյուսը։ Հաջորդական չափումների արդյունքների միջև կապը, որը բացատրում է երևույթների քանակական կողմը, այլևս դասական դետերմինիզմին համապատասխան պատճառահետևանքային կապ չի լինի։ Դա կլինի ավելի շուտ հավանականական կապ, միակը, որը համատեղելի է անորոշության հետ, որը բխում է գործողության քվանտի գոյությունից: Սա ֆիզիկական օրենքների վերաբերյալ մեր հայացքների հիմնական փոփոխությունն է, փոփոխություն, որի փիլիսոփայական բոլոր հետևանքները, ինչպես մեզ թվում է, դեռ հեռու են ըմբռնելուց։
Վերջին տեսական ֆիզիկայի զարգացման արդյունքում ի հայտ եկան երկու կարևոր գաղափարներ՝ Բորի փոխլրացման սկզբունքը և սահմանափակ ներկայացումների սկզբունքը։ Բորն առաջինն էր, ով նկատեց, որ նոր քվանտային ֆիզիկայում, ինչպես տվել է ալիքային մեխանիկը, մասնիկ և ալիք, տարածություն-ժամանակի տեղայնացում և հստակ սահմանված դինամիկ վիճակ հասկացությունները փոխլրացնող են։ Սրանով նա հասկացավ, որ դիտարկվող երևույթների ամբողջական նկարագրությունը պահանջում է այս երկու հասկացությունների կիրառումը, սակայն, այնուամենայնիվ, ինչ-որ առումով դրանք անհամատեղելի են միմյանց հետ։ Նրանց առաջացրած պատկերները երբեք չեն կարող միաժամանակ օգտագործվել իրականությունը նկարագրելու համար: Օրինակ, ատոմային ֆիզիկայում նկատված մեծ թվով երևույթներ կարելի է բացատրել միայն մասնիկներ հասկացության տեսանկյունից։ Ուստի այս հայեցակարգի կիրառումն անհրաժեշտ է ֆիզիկոսին։ Նույն կերպ մի շարք այլ երեւույթներ բացատրելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել ալիք հասկացությունը։ Այս երկու ներկայացումներից որևէ մեկի հետևողական կիրառումը բնական երևույթները նկարագրելու համար, խստորեն ասած, բացառում է մյուսի օգտագործումը: Սակայն իրականում որոշ գործընթացներ նկարագրելիս օգտագործվում են երկու հասկացություններն էլ, և, չնայած դրանց հակասական բնույթին, դրանցից մեկը կամ մյուսը պետք է օգտագործվի՝ կախված իրավիճակից։
Նույնը վերաբերում է տարածություն-ժամանակի տեղայնացման և հստակ սահմանված դինամիկ վիճակի հասկացություններին. դրանք նույնքան փոխլրացնող են, որքան մասնիկ և ալիք հասկացությունները, որոնց հետ, ինչպես շուտով կտեսնենք, սերտորեն կապված են: Կարելի է հարցնել, թե ինչու այս հակասական գաղափարների կիրառումը երբեք աբսուրդի չի հանգեցնում։ Ինչպես արդեն ասացինք, դա պայմանավորված է նրանով, որ անհնար է միաժամանակ որոշել բոլոր այն մանրամասները, որոնք թույլ կտան այս երկու ներկայացուցչությունների ամբողջական ճշգրտումը: Մաթեմատիկական լեզվով դա արտահայտվում է Հայզենբերգի անորոշության առնչությամբ, որն ի վերջո գործողությունների քվանտի գոյության հետևանք է։ Այսպիսով, քվանտների հայտնաբերման հսկայական նշանակությունը ժամանակակից տեսական ֆիզիկայի զարգացման մեջ ի հայտ է գալիս ամենայն պարզությամբ։
Բորի փոխլրացման սկզբունքը սերտորեն կապված է ներկայացումների սահմանափակության սկզբունքի հետ։ Այնպիսի պարզ պատկերները, ինչպիսիք են մասնիկը, ալիքը, տարածության մեջ խիստ տեղայնացված կետը, հստակ արտահայտված շարժման վիճակը, ըստ էության, որոշ վերացականություններ են, իդեալականացումներ։ Շատ դեպքերում այս իդեալականացումները մոտավորապես համապատասխանում են իրերի իրական վիճակին, թեև դրանք կիրառելիության որոշակի սահմաններ ունեն: Այս իդեալականացումներից յուրաքանչյուրի կիրառումը հնարավոր է միայն այնքան ժամանակ, քանի դեռ անհրաժեշտ չէ օգտագործել «լրացուցիչ» իդեալականացում: Այսպիսով, կարելի է ասել, որ մասնիկներ գոյություն ունեն, քանի որ մեծ թվով ֆիզիկական երևույթներ կարելի է բացատրել միայն այն դեպքում, եթե ընդունվի դրանց գոյությունը։ Սակայն այլ երևույթների դեպքում կորպուսուլյար բնույթը քիչ թե շատ քողարկված է և հստակ դրսևորվում է գործընթացի միայն ալիքային բնույթը։
Մեր ստեղծած քիչ թե շատ սխեմատիկ իդեալիզացիաները ի վիճակի են արտացոլելու տարբեր երևույթների որոշ ասպեկտներ, բայց դրանք դեռևս սահմանափակ են, և դրանց կոշտ շրջանակը չի համապատասխանում իրականության ողջ հարստությանը:
Մենք չենք ցանկանում ձգձգել նոր հեռանկարների այս նախնական վերանայումը, որը թույլ է տվել մեզ ուրվագծել քվանտային ֆիզիկայի զարգացումը: Առիթ կունենանք հանգամանորեն անդրադառնալ քննարկվող յուրաքանչյուր խնդրի վրա՝ լրացնելով ու խորացնելով այն այնպես, ինչպես ներկայացվում է։ Այստեղ ասվածը բավական է ընթերցողին ցույց տալու համար, թե որքան խորն ու հետաքրքիր է քվանտային տեսությունը։ Այն ոչ միայն կյանքի կոչեց գիտության մի ճյուղ՝ ատոմային ֆիզիկան, որն ամենաաշխույժն ու հետաքրքրաշարժն է, այլև անհերքելիորեն ընդլայնեց մեր պատկերացումները աշխարհի մասին և հանգեցրեց բազմաթիվ նոր գաղափարների առաջացմանը, որոնք, անկասկած, խորը հետք կթողնեն մարդկության պատմության մեջ: մտածեց. Այդ իսկ պատճառով քվանտային ֆիզիկան հետաքրքրում է ոչ միայն մասնագետներին, այն արժանի է յուրաքանչյուր կուլտուրական մարդու ուշադրությանը։

2. Դասական մեխանիկա և ֆիզիկան ընդամենը մոտավորություններ են

Այժմ համառոտ քննարկենք այն հարցը, թե ժամանակակից ֆիզիկան ինչ դեր է վերապահում դասական մեխանիկային և ֆիզիկային: Իհարկե, դրանք լիովին պահպանում են իրենց գործնական նշանակությունը այն երեւույթների բնագավառում, որոնց համար ստեղծվել են, եւ որոնցում դրանց վավերականությունը հաստատվում է փորձով։ Քվանտների հայտնաբերումը ոչ մի կերպ չի խախտում ընկնող մարմինների կամ երկրաչափական օպտիկայի օրենքները: Ամեն անգամ, երբ օրենքը հաստատվում է որոշակի ճշգրտությամբ (և ցանկացած արդյունք կարող է ստուգվել միայն որոշակի ճշգրտությամբ), կարելի է պնդել, որ այս արդյունքը հիմնականում վերջնական է, և ոչ մի հետագա տեսություն չի կարող հերքել այն: Եթե ​​դա այդպես չլիներ, ապա ոչ մի գիտություն չէր կարող զարգանալ։ Այնուամենայնիվ, կարող է պատահել, որ նոր փորձարարական տվյալների կամ նոր տեսությունների հայտնվելը կհանգեցնի նրան, որ ավելի վաղ հայտնաբերված օրենքները կդիտարկվեն միայն որպես որոշակի մոտարկում: Այլ կերպ ասած, չափումների ճշգրտության մեծացման հետ ի վերջո խախտվում է դրանց վավերականությունը: Գիտության զարգացման պատմության մեջ նման դեպքեր բազմիցս են հանդիպել։ Երկրաչափական օպտիկայի օրենքներից, օրինակ, հայտնի է, որ լույսի ուղղագիծ տարածման օրենքը, թեև այն ստուգվել է բարձր ճշգրտությամբ և սկզբում համարվում էր լիովին ճշգրիտ, պարզվեց, որ ճիշտ է միայն մոտավորապես։ Դա պարզ դարձավ դիֆրակցիոն երեւույթի բացահայտումից եւ լույսի ալիքային բնույթի հաստատումից հետո։ Հենց այս հաջորդական մոտարկումների, ներքին հակասությունների վերացման ճանապարհով կարող է զարգանալ գիտությունը։ Նրա զարգացման գործընթացում ստեղծված տեսություններն ամբողջությամբ չեն հերքվելու և ոչնչացվելու գիտության հետագա զարգացմամբ, այլ որպես բաղադրիչներ կմտնեն նոր, ավելի ընդհանուր տեսությունների մեջ։ Այս տեսանկյունից մեխանիկան և դասական ֆիզիկան կարելի է դիտարկել որպես քվանտային ֆիզիկայի ներածություն։
Մեխանիկա և դասական ֆիզիկան ստեղծվել են նկարագրելու այն երևույթները, որոնք տեղի են ունենում մեր առօրյա երևույթների մասշտաբով: Դրանք գործում են նույնիսկ ավելի մեծ աստղագիտական ​​մասշտաբներով տեղի ունեցող գործընթացները նկարագրելու համար: Բայց հենց անցնում ենք ատոմի մասշտաբին, քվանտների առկայությունը անմիջապես սահմանափակում է մեխանիկայի և դասական ֆիզիկայի շրջանակը։ Ինչի՞ հետ է դա կապված։ Եվ այն փաստով, որ գործողության քվանտի մեծությունը, որը բնութագրվում է հայտնի Պլանկի հաստատունով, չափազանց փոքր է՝ համեմատած մեր սովորական չափման միավորների հետ։ Քվանտների գոյության արդյունքում չափումների մեջ մտցված շեղումները սովորական պայմաններում այնքան փոքր են ստացվում, որ գործնականում անհնար է նկատել այս դեպքում օգտագործվող միավորներում։ Այս շեղումները շատ ավելի փոքր են, քան չափման սխալները, որոնք անխուսափելիորեն առաջանում են այս կամ այն ​​դասական օրենքը փորձարկելու համար նախատեսված փորձերում:
Քվանտային տեսության լույսի ներքո դասական մեխանիկան և ֆիզիկան այլևս բացարձակ ճշգրիտ չեն: Սակայն նորմալ պայմաններում դասական օրենքների խախտումը պարզվում է աննկատելի՝ միշտ առկա չափումների սխալների պատճառով։ Այսպիսով, մեր սովորական մասշտաբների վրա տեղի ունեցող երևույթների համար դասական մեխանիկա և ֆիզիկան շատ լավ մոտարկում են ստացվում:
Այսպիսով, այստեղ մենք կրկին հանդիպում ենք գիտության զարգացման սովորական ընթացքին։ Հաստատորեն հաստատված սկզբունքները, հուսալիորեն հաստատված օրենքները, թեև դրանք պահպանվում են գիտության հետագա զարգացման մեջ, այլևս չեն համարվում բացարձակապես ճշգրիտ, այլ միայն որպես որոշակի մոտարկում, որի կիրառելիության սահմանները որոշվում են նոր, ավելի ընդհանուր տեսությամբ: .
Քանի որ, այնուամենայնիվ, մեր մասշտաբի երևույթների համար դասական մեխանիկան և ֆիզիկան, որոնք լիովին հաշվի չեն առնում քվանտների առկայությունը, մնում են ուժի մեջ, ոմանք կարող են ասել, որ, ըստ էության, քվանտները չունեն այնպիսի համընդհանուր նշանակություն, ինչպիսին վերագրվում է: քանի որ չափազանց լայն տիրույթում երևույթների դեպքում, ներառյալ, մասնավորապես, գործնական կիրառությունների ոլորտը, երևույթների քվանտային բնույթը կարող է լիովին անտեսվել: Սակայն այս տեսակետը մեզ սխալ է թվում։ Նախ, այնպիսի կարևոր և խոստումնալից ոլորտում, ինչպիսիք են ատոմային և միջուկային ֆիզիկան, քվանտան այնքան նշանակալի դեր է խաղում, որ առանց քվանտային տեսության կիրառման անհնար է հասկանալ այս տարածքի հետ կապված երևույթները: Երկրորդ, մակրոսկոպիկ ֆիզիկայում, որտեղ քվանտի փոքրության և փորձի անխուսափելի սխալների պատճառով գործընթացների քվանտային բնույթը բացահայտորեն չի դրսևորվում, գործողության քվանտի առկայությունը հանգեցնում է այն բոլոր հետևանքների, որոնք մենք մատնանշեցինք ավելի վաղ: Եվ եթե դրանք գործնականում նկատելի ազդեցություն չունեն, ապա դա ոչ մի կերպ չի նվազեցնում դրանց նշանակությունը թե՛ ֆիզիկայի, թե՛ փիլիսոփայության համար։ Հետեւաբար, ներկայումս քվանտային տեսությունը բնական գիտության էական հիմքերից մեկն է։
.

Դե Բրոլիի գաղափարները

1923 թվականին Փարիզի Գիտությունների ակադեմիայի զեկույցներում տպագրվել են ֆրանսիացի ֆիզիկոս Լուի դը Բրոլիի երեք հոդվածներ՝ «Ալիքներ և քվանտաներ», «Լույսի քվանտա, դիֆրակցիա և միջամտություն», «Քվանտներ, գազերի կինետիկ տեսություն և ֆերմա։ սկզբունք», որում բոլորովին նոր գաղափար է, որը լույսի տեսության մեջ դուալիզմը փոխանցում է հենց նյութի մասնիկներին։

Դե Բրոյլը դիտարկում է ալիքային պրոցես, որը կապված է մարմնի հետ, որը շարժվում է v = ?с արագությամբ: Այս ալիքն ունի հաճախականություն, որը որոշվում է E = h հարաբերությամբ: = m(с) 2 , և շարժվում է մարմնի շարժման ուղղությամբ u = c/? «Մենք դա կդիտարկենք միայն որպես ֆիկտիվ ալիք՝ կապված շարժվող մարմնի շարժման հետ։ Դե Բրոյլն այնուհետև ցույց է տալիս, որ էլեկտրոնի համար, որը շարժվում է փակ հետագծով լույսի արագությունից ցածր հաստատուն արագությամբ, հետագիծը կայուն կլինի, եթե դրա վրա տեղավորվի այդպիսի ալիքների ամբողջ թիվ: Այս պայմանը համընկնում է Բորի քվանտային պայմանի հետ. mvR = nh/2?. Մասնիկի արագությունը v = ?с ալիքների խմբի արագությունն է, որոնց հաճախականությունները քիչ են տարբերվում միմյանցից և համապատասխանում են m(с)2/ժ հաճախականությանը։Ֆազային ալիքը էներգիա չի կրում։ Դե Բրոլիի վարկածը թույլ է տալիս «իրականացնել ալիքային շարժման և քվանտների սինթեզը»։ Դե Բրոլին պնդում է բնության մեջ ալիքային երևույթների առկայությունը նաև նյութի մասնիկների համար։ Նա գրում է. «Դիֆրակցիոն երեւույթները հայտնաբերվում են բավական փոքր անցքերով անցնող էլեկտրոնների հոսքում։ Թերեւս այս ուղղությամբ պետք է փնտրել մեր գաղափարների փորձարարական հաստատումը։

Դե Բրոլին նշում է, որ իր նոր մեխանիկան կապված է հին մեխանիկայի հետ՝ դասական և հարաբերական, «այնպես, ինչպես ալիքային օպտիկան առնչվում է երկրաչափականին»։ Նա գրում է, որ իր առաջարկած սինթեզը «կարծես 17-րդ դարից ի վեր դինամիկայի և օպտիկայի համատեղ զարգացման տրամաբանական պսակն է։

1924 թվականի նոյեմբերի 25-ին դը Բրոյլին պաշտպանում է իր թեկնածուական ատենախոսությունը՝ «Հետազոտություն քվանտային տեսության վերաբերյալ»։ Որոշ հեղինակներ այս ժամանակը համարում են ալիքային մեխանիկայի գաղափարների սկիզբը։ Այնուհետև Դե Բրոլին առարկեց՝ նշելով, որ ինքը հայտնաբերել է ալիքային մեխանիկա դեռևս 1923 թվականին, «քանի որ իր ատենախոսության մեջ նա զարգացրեց միայն 1923 թվականի սեպտեմբեր-հոկտեմբեր ամիսներին գրված իմ հոդվածներում պարունակվող գաղափարները»: Էլեկտրոնների ալիքային բնույթի բացահայտման համար դը Բրոյլին արժանացել է Նոբելյան մրցանակի 1929 թվականին։

Բայց հետո այդ հոդվածները միանգամից լայն արձագանք չառաջացրին։ Դրանցում պարունակվող էլեկտրոնների դիֆրակցիային հղումն անցել է փորձարարների վրա: Էլեկտրոնի դիֆրակցիան հայտնաբերվել է դը Բրոյլի հոդվածների հայտնվելուց 5 տարի անց՝ առանց դրանց հետ կապի և որոշ չափով պատահաբար։ Բայց տեսաբաններ Էյնշտեյնը և Շրյոդինգերը ուշադրություն են դարձրել դը Բրոյլի գաղափարներին, ովքեր հաջողությամբ զարգացրել են դրանք իրենց աշխատություններում։

Իր «Քվանտները, գազերի կինետիկ տեսությունը և ֆերմայի սկզբունքը» հոդվածում դը Բրոլին՝ հիմնված 1911-1913 թվականներին կատարված հետազոտությունների վրա։ Planck, Nernst, ինչպես նաև Saccourt-ը և Tetrode-ն մշակում են գազերի և լույսի քվանտների վիճակագրությունը։ Սաքքուրն ու Թետրոդեն, սկսած 1911-1912 թթ. Քվանտային տեսության գաղափարների կիրառումը գազերի նկատմամբ, առաջարկվում է դիտարկել գազի տարրական փուլային ծավալը հավասար h3-ի: Պլանկն ընդունեց այս գաղափարը և այն կապեց Ներնստի թեորեմի հետ, որի քվանտային բնույթը նա առաջին անգամ հաստատեց։ Այժմ դը Բրոլլին, օգտագործելով նյութի ալիքների մասին իր գաղափարը, բխում է Մաքսվելի բաշխման օրենքը գազերի համար և Պլանկի բանաձևը լույսի քվանտների համար:

1. Ալիքային մեխանիկայի հիմնական գաղափարները 1923թ.-ին գրեթե պարզ դարձավ, որ Բորի տեսությունը և քվանտների հին տեսությունը միայն միջանկյալ կապն էին դասական գաղափարների և որոշ շատ նոր հայացքների միջև, ինչը թույլ է տալիս ավելի խորը պատկերացում կազմել քվանտային երևույթների ուսումնասիրության մեջ: Հնում