Главная > Физика > Квантовая механика, Т.1
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 17. Заключение

В этой главе мы проанализировали основные трудности, с которыми столкнулась классическая теория при проникновении в область микроскопической физики. Эти трудности возникли, когда была сделана попытка понять и описать механизм взаимодействия вещества и излучения. Главная особенность явлений на микроскопическом уровне состоит в характерной

прерывности, связанной с существованием неделимого кванта действия А.

Этот атомизм действия, по-видимому, является одним из самых фундаментальных свойств явлений природы. В макроскопических масштабах можно рассматривать величину как бесконечно малую и удовлетвориться классическими описанием физических явлений, когда эволюция физических систем представляется динамическими переменными, точно определяемыми в каждый момент и непрерывно изменяющимися во времени. Напротив, в атомной и субатомной физике мы уже не можем пренебречь величиной здесь наблюдаются чисто квантовые явления. Пошатнулось все здание классической теории.

Классическое волновое описание электромагнитного излучения не может быть согласовано с тем опытным фактом, что передача энергии и импульса между веществом и излучением происходит неделимыми порциями — квантами. Фотоэлектрический эффект, эффект Комптона можно объяснить, только если представлять себе свет как поток корпускул, однако гипотеза существования фотонов не согласуется с явлениями интерференции и дифракции, в которых свет ведет себя как суперпозиция волн. Если придерживаться языка классической физики, то связное и непротиворечивое описание всей совокупности световых явлений невозможно; в зависимости от условий эксперимента для его истолкования приходится прибегать к одному из двух несовместимых представлений: или потоку корпускул, или суперпозиции волн. Соответствие между этими представлениями дается основными соотношениями (4), которые содержат постоянную Планка Возникающий дуализм волна — частица проще всего интерпретировать на статистической основе, постулируя, что интенсивность волны в некоторой точке пространства пропорциональна вероятности обнаружения в этой точке соответствующего фотона.

Что касается материальных систем, то здесь эффект квантования значений некоторых физических величин делает несостоятельной концепцию, согласно которой вещество состоит из корпускул, движение которых подчиняется законам механики Ньютона. Примерами экспериментальных фактов, противоречащих классической корпускулярной теории, являются квантование энергетических уровней атомов, квантование ориентации атомов и молекул в определенных внешних условиях.

В поисках новой согласованной теории важно учитывать те элементы классической теории, которые могут быть сохранены. В первую очередь следует упомянуть фундаментальные законы сохранения энергии и импульса; ни один из экспериментальных фактов, обсуждавшихся в этой главе, не противоречит этим законам, поэтому можно сделать обоснованный вывод, что эти

основные законы остаются справедливыми и для микроскопических явлений. Далее, единственной причиной неудач классической теории, по-видимому, является атомизм величины действия; классическая теория сохраняет свою силу в макроскопических масштабах или, в более широком смысле, в тех случаях, когда квантовые скачки могут считаться пренебрежимо малыми. Это второе утверждение лежит в основе принципа соответствия, сформулированного в конце главы. Успехи старой квантовой теории, удивительные для теории со столь противоречивыми основаниями, хорошо иллюстрируют плодотворность этого фундаментального эвристического принципа.

ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ

(см. скан)

(см. скан)

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление