Квантовый возраст - [13]

Шрифт
Интервал

происходит внутри атома, и взял за отправную точку эмпирические данные — внешние проявления движения электронов, строгие данные спектра излучения атомов. Это оказалось той «счастливой догадкой», которая позволила Гейзенбергу создать адекватный математический аппарат для описания электронов в атоме, исходя, подчеркнем еще раз, только из строгих эмпирических данных. Он получил блестящее согласие с экспериментом. Гейзенберг понял, что находится на верном пути, но одно поразительное обстоятельство обескураживало его. Символы, которыми он оперировал, вели себя странным образом, а именно: если взять произведение импульса электрона р и его координаты q, то разность qp – pq оказывалась не равной нулю. Эта разность неизменно равнялась постоянной Планка, умноженной на квадратный корень из минус единицы. Получалось, что счастливая догадка и основанная на ней стройная теория могли оказаться ничем. Эту работу Гейзенберг сделал на острове Гельголанд в Северном море, куда ему пришлось уехать из цветущего Геттингена, спасаясь от сенной лихорадки. Не очень довольный своим символическим исчислением, Гейзенберг все-таки написал статью и привез ее Максу Борну.

«…Он был моим ассистентом, очень талантливым, — писал Макс Борн, — но еще очень молодым и не очень опытным. Он даже не знал точно, что такое матрица, и, зайдя в тупик, обратился ко мне за помощью. После некоторых усилий я нашел связь между его идеями и матричным исчислением, и помню мое удивление, когда квантовое условие Гейзенберга оказалось не чем иным, как матричным уравнением qp – pq = . Матричная форма квантовой механики была затем разработана мной совместно с моим учеником Иорданом» [8, с. 237–238]. Борн незамедлительно послал работу Гейзенберга в печать. В дальнейшей разработке Гейзенберг участвовал, уже будучи у Бора в Копенгагене. «Это был оживленный обмен письмами, — писал Макс Борн, — моя часть этих писем, к сожалению, была утеряна из-за политических беспорядков. Результатом явилась статья трех авторов, которая в известной степени завершила формальную сторону исследований. Прежде чем появилась эта статья, произошел первый драматический сюрприз: была опубликована статья Поля Дирака по этому же поводу. Стимул, полученный им из лекции Гейзенберга в Кембридже, привел его к результатам, сходным с нашими в Геттингене, с той разницей, что он не прибегал к помощи матричной теории математиков, а самостоятельно открыл и развил учение о таких некоммутирующих символах» [Там же, с. 306].

Поль Дирак (1902 г. рождения) в 23 года создал свой вариант квантовой механики, основанный на им самим созданном математическом формализме, в 30 лет возглавил кафедру, которую когда-то возглавлял Ньютон. В 1928 г. он напишет уравнение, которое объединит основы теории относительности и квантовой механики и положит начало квантовой теории поля, про которое сам Дирак с гордостью скажет, что это уравнение объясняет бóльшую часть физики и всю химию.

Итак, в Кембридже появился еще один вариант квантовой механики — механика Дирака. «Пока мы обсуждали этот вопрос, — писал Макс Борн, — произошло второе драматическое событие: появились знаменитые статьи Шредингера. Его мышление развивалось по совершенно иному пути, восходящему к Луи де Бройлю» [Там же]. Научный мир пришел в замешательство. Уже были созданы матричные механики в Геттингене и Кембридже, а тут появилась новая механика — полная противоположность первым двум и столь же прекрасно согласующаяся с опытом. Случилось так, что летом того самого 1926 г. Гейзенберг поехал в Мюнхен навестить родителей и попал на доклад Шредингера. «Впервые познакомившись с толкованием, которое Шредингер хотел дать своему математическому дуализму — волновой механике, я пришел в совершенное отчаяние при мысли о той путанице в понятиях, которая, по-моему, была бы внесена в атомную теорию в результате такого толкования. К сожалению, из моей попытки навести порядок в понятиях во время дискуссии ничего не получилось: я привел доводы в пользу предположения, что вследствие толкования Шредингера совершенно невозможно объяснить закон излучения Планка, но они никого не убедили, а Вильгельм Вин, профессор экспериментальной физики при Мюнхенском университете, мне довольно резко ответил, что теперь действительно будет покончено с квантовым скачком и всей атомной физикой…» [17, с. 375].

Вскоре, однако, сам Шредингер доказал полную эквивалентность волновой механики и матричной механики Гейзенберга, получивших общее название «квантовая механика» — термин, который впервые ввел в физику Макс Борн еще в 1924 г. Но Максу Борну мы обязаны гораздо большим: смысл уравнения Шредингера, так же как единственно правильный смысл знаменитой пси-функции Шредингера, которую он ввел как функцию, описывающую волну в «чистом виде» (предпосылка, оказавшаяся абсолютно неверной), был выявлен Максом Борном. В интерпретации Макса Борна пси-функция не только не является волной, но и вообще не имеет никакого физического смысла. Смысл имеет лишь квадрат волновой функции, определяющий вероятность нахождения частицы в определенном энергетическом состоянии в определенной точке пространства и времени. Вероятностная интерпретация Макса Борна, с которой Шредингер так и не согласился до конца своих дней, и составляет суть квантовой механики. Именно в этой интерпретации уравнение Шредингера оказалось тем фундаментальным уравнением физики микромира, на котором построена современная физика. Сегодня мы знаем, что все гораздо глубже. Уравнение Шредингера правит не только микромиром, оно описывает самые разные явления и в макроскопической природе.


Рекомендуем почитать
Ассоциация полностью информированных присяжных. Палки в колёса правовой системы

Сегодняшняя новостная повестка в России часто содержит в себе судебно-правовые темы. Но и без этого многим прекрасно известна особая роль суда присяжных: об этом напоминает и литературная классика («Воскресение» Толстого), и кинематограф («12 разгневанных мужчин», «JFK», «Тело как улика»). В своём тексте Боб Блэк показывает, что присяжные имеют возможность выступить против писанного закона – надо только знать как.


Падение царского режима. Том 1

Первый том стенографических отчётов Чрезвычайной следственной комиссии Временного Правительства «для расследования противозаконных по должности действий бывших министров, главноуправляющих и других высших должностных лиц», изданный в 1924 году, содержит допросы и показания А.Н. Хвостова, генерала Е.К. Климовича, А.Д. Протопопова, генерала С.С. Хабалова, А.Т. Васильева, Б.В. Штюрмера, В.Л. Бурцева, А.Н. Наумова, князя М.М. Андроникова.


Специальное сообщение о положении в гор. Киеве после оккупации его противником

Специальное сообщение заместителя НКВД УССР Савченко от 4 декабря 1941 года о положении в занятом немецкими войсками городе Киеве. Адресовано Секретарю ЦК КП(б)У Н.С.Хрущеву.


Устав Всесоюзной коммунистической партии (большевиков) (1926)

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Череп и кости в российской военной символике

Краткое и ёмкое  описание использования "мёртвой головы" в Российской армии.Для широкого круга читателей, интересующихся историей.


Приложения к прозаическим произведениям

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Эрмитаж. Науки служат музам

Эрмитаж известен всему миру. Его коллекциям, архитектуре зданий посвящено большое количество альбомов и книг. Гораздо менее известны инженерные аспекты деятельности Эрмитажа, направленные на обеспечение сохранности коллекций и нормальное функционирование всех звеньев сложного музейного организма. На основании обширных архивных материалов в книге прослеживается эволюция технического оснащения зданий Эрмитажа на протяжении более двухсот лет, отражающая этапы развития отечественной техники. Занимателен материал о первой промышленной электростанции в России, о внедрении систем электрического освещения, создании воздушного отопления и кондиционирования воздуха, а также о сегодняшней реконструкции Эрмитажа.


Колесо времени

Как давно первобытный человек оторвал взгляд от Земли и, однажды подняв глаза к Небу, вдруг нашел в себе достаточно чувств и разума, чтобы замереть в изумлении? Там, в беспредельном пространстве темно-голубого купола, светлым днем неторопливо проплывал ослепительно жаркий диск Солнца, а в темной ночи сияли мириады многоцветных звезд и яркая, но холодная, с причудливо переменчивым ликом Луна… К самым жгучим проблемам древнейшей истории относится интригующая загадка — насколько далеко в глубь тысячелетий уходит то, что можно определить волнующими словами: «истоки цивилизации».


Размагничивание кораблей Черноморского флота в годы Великой Отечественной войны

Книга посвящена труду советских ученых, военных моряков, инженеров и рабочих, обеспечивших защиту кораблей от магнитных и магнитно-акустических мин и торпед противника на Черноморском флоте во время Великой Отечественной войны. Рассмотрены разработка научных основ размагничивания кораблей в довоенный период, внедрение их в практику в первые месяцы войны и организация службы размагничивания.Для научных сотрудников, инженеров, моряков и других читателей, интересующихся историей науки и техники.