Читать онлайн «У истоков квантовой теории»

АКАДЕМИЯ НАУК СССР Серия «Из истории мировой культуры» У. И. ФРАНКФУРТ А. М. ФРЕНК У ИСТОКОВ КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» Москва 1975 В книге рассказывается о замечательном этапе в истории физики, охватывающем более четверти века (1895—1927). Этот период богат крупнейшими открытиями в области строения материи. Обнаружение и исследования свойств электрона, учение о квантах света, теория Бора рассмотрены как вехи на пути создания волновой и квантовой механики. Scan AAW Ф 054 (02)—75 ^~74нп © Издательство «Наука», 1975 г. ВВЕДЕНИЕ При анализе истоков какой-либо теории очень трудно выявить начало, когда зародились идеи, легшие в основу этой теории. В случае квантовой теории дело, казалось бы, обстоит более благополучно: можно указать точную дату — 14 декабря 1900 г. ,— когда Планк ввел допущение, что общая энергия системы резонаторов распределяется между составляющими дискретным образом. Однако, если остановиться на этой дате, останутся непонятными не только необходимость введения самой гипотезы, но и те идеи, которые легли в основу дальнейшего развития теории. Если квантовая физика, отличающаяся от классических теорий введением постоянной Планка h и господством целых чисел, является действительно детищем XX в. , то ее экспериментальные корни уходят иногда довольно глубоко в XIX в. Изучение рентгеновских лучей, радиоактивности, катодных лучей, спектров, теплового излучения, фотоэффекта, действия света и ряда других явлений составило основу того, что с полным правом можно назвать истоками квантовой теории. Правда, принадлежность тех или иных результатов к этим истокам осознавалась не сразу, а лишь по мере развития самой квантовой теории. Все это и обусловило присутствие в книге ряда очерков, в которых прослеживается постепенное накопление тех экспериментальных фактов, которые, не найдя удовлетворительного объяснения, вынудили физику перейти к совершенно новым представлениям. На пути становления квантовой теории можно выделить две основные извилистые линии, которые то приближались, то удалялись, в определенных точках, как проясняется сейчас, даже пересекались, но оставались тем не менее самостоятельными, слившись только в новой теории. Первая, связанная главным образом с решением задач теории излучения, стала непосредственно квантовой после работ Планка (1900) и Эйнштейна (1905). Ей физика обязана введением понятия о квантах энергии и 3 действия, возникновению идеи о фотонах, об индуцированном излучении, о связи интенсивности линий с вероятностью квантовых переходов и выявлением корпуску- лярно-волновых свойств света. Вторая линия вошла в квантовую область несколько позже, главным образом благодаря работам Бора (1913). Она связана с изучением строения атома и спектров. Эта линия развития дала представление о квантовых состояниях и переходах между ними, условие частот, квантовые числа, правила отбора и т. т,. Даже наиболее выдающимся физикам нашего времени — Эйнштейну и Бору — понадобились поистине титанические усилия, чтобы осознать, на основе остававшихся нерешенными проблем, необходимость более радикального, чем вначале казалось, отказа от многих классических представлений.