Пошук остаточних законів природи
Цей сайт присвячений великій інтелектуальній пригоді - пошуку остаточних законів природи. Мрія про остаточну теорію багато в чому надихає роботи в області фізики високих енергій. Хоча ми й не знаємо, як можуть виглядати остаточні закони або скільки років пройде, перш ніж вони будуть відкриті, все-таки ми думаємо, що вже в сучасних теоріях уловлюються проблиски контурів остаточної теорії.
Сама ідея остаточної теорії суперечлива і є в наші дні предметом інтенсивних суперечок. Це протиріччя вже досягло комітетських кабінетів конгресу США: фізика високих енергій стає усе більше дорогою наукою й обіг учених за суспільною підтримкою частково обґрунтовується історичною місією відкриття остаточних законів
Із самого початку в наміри входив виклад тих питань, які виникають у зв'язку із самою ідеєю остаточної теорії як частини інтелектуальної історії нашого часу, розраховане на людей без спеціальної підготовки по фізиці й вищій математиці. Мова йде про ключові ідеї, що лежать в основі сучасних фундаментальних досліджень по фізиці. Але це не підручник по фізиці, і Ви не зустрінете окремих глав, повністю присвячених часткам, взаємодіям, симетріям і струнам. Навпроти, тут уплетені поняття сучасної фізики в обговорення того, що таке остаточна теорія і як ми збираємося неї шукатися
Остаточна теорія
життя, що залишилося, він не зробив практично нічого, що мало б наукове значення. Саме Шр.дингер у Цюріху в
1923-1926 р. перетворив досить розпливчасті ідеї де Бройля про електронні хвилі в точний і погоджений
математичний формалізм, застосовний до електронів або інших часток в атомах і молекулах будь-якого сорту.
Шр.дингер зумів також показати, що його «хвильова механіка» еквівалентна матричній механіці Гейзенберга; одна може
бути математично виведена з іншої.
У центрі шредингеровского підходу було динамічне рівняння (з тих пор назва, що одержала, рівняння
Шр.дингера), що визначало, як міняється згодом хвиля кожної із часток. Деякі з рішень рівняння
Шр.дингера для електронів в атомах мають характер коливань із певною частотою, нагадуючи цим звукову хвилю,
породжену ідеальним камертоном. Такі приватні рішення відповідають можливим стабільним квантовим станам
атома або молекули (щось начебто стоячих хвиль у камертоні), причому енергія атомного стану визначається частотою
хвилі, помноженої на постійну Планка. Саме ці енергії доступні нашому сприйняттю шляхом спостереження квітів
того світла, що атом може випустити або поглинути.
З математичної точки зору рівняння Шр.дингера ставиться до того ж типу рівнянь, які використовувалися
ще в XIX в. для вивчення звукових або світлових хвиль. Фізики 1920-х рр. уже відчували себе настільки впевнено при
діях з подібними рівняннями, що змогли негайно зайнятися обчисленнями енергій і інших властивостей всіх сортів
атомів і молекул. Це був золотий час для фізиків. Потім швидко пішли нові успіхи, і стало здаватися, що
таємниці, що оточували атоми й молекули, стали одна за одною випаровуватися.
Незважаючи на ці успіхи, ні де Бройль, ні Шр.дингер, ні хто-небудь іншої не розуміли спочатку, що за фізична
величина робить коливання в електронній хвилі. Хвиля будь-якого типу описується в кожний даний момент часу
перерахуванням набору чисел, що відповідають кожній крапці того простору, у якому поширюється хвиля55.
Наприклад, у звуковій хвилі ці числа визначають тиск повітря в кожній крапці. У світловій хвилі в кожній крапці
простору, у якому поширюється хвиля, задаються значення й напрямки векторів напряженностей
електричного й магнітного полів. Електронну хвилю також можна описати, задавши в кожний момент часу набір
чисел, що відповідають кожній крапці простору як усередині, так і поза атомом56. Цей набір чисел і є хвильовий
функцією, а окремі числа називаються значеннями хвильової функції в даній крапці. Усе, що вчені могли спочатку
сказати про хвильову функцію, це те, що
59
вона є рішення рівняння Шр.дингера; ніхто не знав, яку ж фізичну величину описують її значення.
Теоретики, що займалися в середині 1920-х рр. квантовою механікою, перебували приблизно в тім же положенні, що й
[...]
Початок
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127]
У світі фізики
Наука та техніка