Лекция 11 курса "Квантовая революция" (весна 2025) скачать в хорошем качестве

Лекция 11 курса "Квантовая революция" (весна 2025)

В течение нескольких месяцев, со второй половины 1925-го и к середине 1926 года были созданы минимум три различных на первый взгляд формализма новой науки, получившей название квантовая механика: это матричная механика Гёттингенских физиков (Борн, Гейзенберг и Йордан), это волновая механика Шрёдингера и статистическая теория преобразований Дирака-Йордана, обобщающая оба подхода и объединяющая их. Нильс Бор больше склонялся к матричной механике, хотя и волновую признавал как необходимую часть. К нему можно добавить Паули. Посмотрите на фотографию участников Первого Сольвеевского конгресса 1911 года. Заметьте, 25 лет до 1925 года не слабые профессионалы – посмотрите на эти лица – лучшие физики планеты (правда, тут нет еще Бора (молод еще), Эренфеста (застрял в Петербурге)) – ничего не могли сделать: науки из явлений микромира не получалось. Появились «рецепты» Бора-Зоммерфельда. Но науки не было. И тут за полгода сделано то, что за 25 лет не удавалось никому. И ни одного творца новой науки на этой фотографии нет! Нет Гейзенберга, Борна, Йордана, Паули, Дирака, Шредингера. Начиная с середины 1926 года и до осени 1927-го между создателями КМ шли жесткие споры о сути новой теории, о том, что отличает ее от классической физики. Осенью 1927 года состоялись две научные конференции, которые закрепили современную интерпретацию КМ, называемую сейчас «копенгагенской». Работа Геттингеннтской тройки опиралась на боровское понятие состояния атома и описывала переходы из одного состояния в другое. Квантовая система обладала рядом состояний с соответствующими уровнями энергии. Физический процесс состоит в переходах из одного состояния в другое. Для старой уквантовой системы важно было исследовать состояния и орбиты. Для новой матричной механики – важнее всего переходы. Гейзенберг достаточно развил свою идею, чтобы уметь рассчитыываеть разные практические задачи, но не понимал, что представляет его схема как целое. В июне 1925-го Гейзенберг писал Паули: «Я бы хотел понять, какими будут уравнения движения, если кто-то рассматривает их как отношения между вероятностями переходов». Прежде всего дискуссия развернулась между Гейзенбергом и Шрёдингером. Главное противорение: непрерывность или дискретность природы. Корпускуллярно-волновой дуализм – волны или частицы? Движение – по дифференцальным уравнениями или скачки. Шредингер защищал онтологический реализм, Гейзенберг стоял на позитивистской платформе. Шредингер требовал наглядности! Всё началось с того момента, как в июле 1926 года Арнольд Зоммерфельд пригласил Шредингера выступить в Мюнхене с докладом о своем открытии. Гейзенберг в это время работал ассистентом Бора в Копенгагене и приехал в Мюнхен навестить своих родителей. Гейзенберг попытался возразить Шрёдингеру, что нельзя игнорировать скачки в природе, что есть много явлений, в которых скачки определенно присутствуют, например, фотоэффект, исследованный Эйнштейном, столкновения атомов, исследованное Джеймсом Франком и Густавом Герцем, спектры атомов, исследованные Нильсом Бором, эффект Штерна-Герлаха... Но Вильгельм Вин прервал его и сказал, что уверен: Шредингер со временем объяснит эти явления с помощью своей волновой природы. А пока Гейзенбергу лучше подучить физику и помалкивать. Гейзенберг в письме Паули: чем больше я думаю о теории Шредингера, тем более отвратительной она мне кажется. Шрёдингер тоже не оставался в долгу. В письме Вину от 22 февраля 1926 года он писал: «матричное исчисление было непереносимо для меня задолго до того, как я открыл свою теорию. Я содрогался от мысли, что в один прекрасный день мне придется рассказывать студентам, что матричное исчисление есть суть атома». В тот же вечер Гейзенберг пожаловался Бору и тот пригласил Шредингера выступить у него в Копенгагене. Бор не был противником волновой теории, каким был Гейзенберг. В то время, как Г. Рассматривал волновую механику как средство облегчить вычисления по сравнению с матричной механикой, Бор видел в волновой механике подтверждение его идей о корпускулярно-волновом дуализме. Это привело к конфликту между Бором и Гейзенбергом весной 1927 года, о чем мы говорили на прошлой лекции. Но Бор был един во мнении с Гейзенбергом, что без скачков природу нельзя себе представить. В октябре 1926 года Шредингер сделал доклад «Основы волновой механики» в Датском физическом обществе, а потом неделю провел в доме Бора, где вел с ним бесконечные дискуссии, приведшие Ш. больным в постель. Об этом мы тоже говорили на прошлой лекции. Бор после этого визита писал Флауэру в Кембридж 26 октября 1926 года: «После дискуссий со Шредингером, у меня в голове сложилась статья об общих принципах КМ». С этого визита началось развитие «принципа дополнительности», ставшего главным достижением Бора в КМ.