2.1.6. Квантовата механика

Тези,  които при първото си запознаване с квантовата механика не са изпаднали в шок, сигурно не са я разбрали.                           

Макс Борн

В началото на ХХ век са открити две групи явления (привидно несвързани помежду си), свидетелстващи за неприложимостта на нютоновата механика и класическата електродинамика на Максуел към атомните процеси. Първата група явления е свързана с опитното установяване на двойствената природа на светлината – дуализъм на светлината; втората – с невъзможността да се обясни устойчивостта на атомите и техните оптически спектри в рамките на класическите представи.

Установяването на връзки между тези групи явления и опитите за обяснението им,  довеждат в крайна сметка до откриване на законите на квантовата механика.

За пръв път понятието квант е въведено от немския физик Макс Планк през 1900 г. Изхождайки от експерименталните резултати, той изказва идеята, че светлината не се излъчва непрекъснато (както това следва от класическата теория на излъчването), а на определени дискретни порции – кванти. По-късно, развивайки идеята на Планк, Айнщайн допуска, че светлината не само се излъчва и поглъща, но и се разпространява на кванти, т.е. дискретността е присъща на самата светлина: светлината се състои от отделни порции – светлинни кванти, наречени по-късно фотони. Освен това, Айнщайн обосновава идеята за квантуването на енергията – делението на енергията на порции.

През 1922 г. американският физик А. Комптън доказва експериментално, че светлината притежава както вълнови, така и корпускулярни свойства, т.е. светлината се явява едновременно и вълна, и частица. Възниква логическо противоречие: за обясняването на едни явления трябва да се приеме светлината за вълна,  а за обяснението на други явления – за корпускула. „Фундаменталните физически елементи на микросвета – частиците и вълните – проявяват несрещана по-рано в опитите способност да заявяват за съществуването  си едва в момента на наблюдение, проявявайки се или като вълна, или като частица.

По същество, именно разрешаването на това противоречие води до създаването на физическите основи на квантовата теория.

През 1924 г. френският физик Луи дьо Бройл издига хипотезата за всеобщия корпускулярно-вълнов дуализъм, според която не само фотоните, но и всички „обикновени частици“ (протони, неутрони, електрони и др.) също притежават вълнови свойства. По-късно тази хипотеза е потвърдена експериментално.

През 1926 г. австрийският физик Е. Шрьодингер извежда уравнение, описващо поведението на такива „вълни“ във външни силови полета. Така възниква вълновата механика, а уравнението на Шрьодингер става основно уравнение на нерелативистката квантова механика. В основата на релативистката квантова механика стои релативисткото уравнение, получено от английския физик П. Дирак две години по-късно, описващо движението на електрон във външно силово поле.

Окончателното формиране на квантовата механика като последователна теория, става след появата на трудовете на В. Хайзенберг за принципа за неопределеност и на Н. Бор – за принципа за допълнителност.

Забележка: Номерата които виждате до заглавията са по ред на публикациите, за да Ви е лесно да ги намирате в търсачката, и не отговарят на страниците. Забележката важи за всички публикации където има * и число * в заглавието.

източник:http://www.beinsadouno.com