Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Дирак П.А.М. -> "Пути физики" -> 4

Пути физики - Дирак П.А.М.

Дирак П.А.М. Пути физики — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 88 c.
Скачать (прямая ссылка): putifiziki1983.pdf
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 37 >> Следующая

состояниях, подчиняющихся таким квантовым условиям. Атом может
"перескакивать" из одного состояния в другое. Совершая -скачок, он
испускает (или поглощает) излучение, чтобы обеспечивалось сохранение
энергии. Испускаемое или поглощаемое излучение представляет собой квант,
обладающий определенной частотой, которая связана с энергией.
Представления Бора коренным образом отличались от Ньютоновых:
предположение о стационарных состояниях, удовлетворяющих определенным
условиям, было очень непривычным. Однако идеи Бора оказались чрезвычайно
плодотворными для объяснения спектра атома водорода и других простейших
атомов, в которых' существенную роль играет только один электрон. Успех
теории Бора был так велик, что она вскоре получила всеобщее признание.
Помню свое удивление, когда я впервые познакомился с теорией Бора. До
появления этой теории мир атома был окутан
9
сплошной тайной. Студентом, в Бристоне, я ничего не знал о теории Бора и
услышал о ней уже будучи аспиран*гом в Кембридже; и тогда передо мной
раскрылся новый, совершенно удивительный мир. Удивительным было то, что
при определенных условиях законы Ньютона оказались пригодными для
описания движения электронов в атоме: для этого нужно, во-первых,
пренебречь действующими на электроны силами, связанными с излучением; во-
вторых, ввести в рассмотрение квантовые условия. Помню, какое огромное
впечатление произвела на меня теория Бора. Я считаю, что появление идей
Бора было самым грандиозным шагом в истории развития квантовой механики.
Самое неожиданное, самое удивительное заключалось в том, что столь
радикальное отступление от законов Ньютона дало такие замечательные
плоды.
Разные физики продолжали развивать теорию Бора, но достижения оказались
весьма скромными. Успех сопутствовал тем, Kfo занимался атомной системой,
в которой существенную роль играл только один электрон. Если же
электронов было два или больше двух, как в атоме гелия или в более
сложных атомах, то для таких систем не удавалось с помощью квантовых
условий найти' стационарные состояния. Производились разные вычисления,
основанные на искусственных предположениях, но все они были безуспешны.
Такова была ситуация, когда я приступил к исследованиям в области теории
атома. Я столкнулся с задачей, над которой в то время работали многие
физики: "Как распространить идею боровских орбит на более сложные атомы?"
В- этом направлении сильно продвинулся Гейзенберг в 1925 г. Он сделал
очень смелый шаг. У него возникла мысль сосредоточиться на величинах,
тесно связанных с наблюдаемыми величинами. Однако все наблюдаемое имеет
весьма отдаленное отношение к боровским орбитам, поэтому Гейзенберг
заявил, что отдельные боровские орбиты не очень существенны. Все явления,
наблюдаемые нами или же тесно связанные с наблюдаемыми, можно объяснить с
помощью двух боровских орбит, а не одной: двух вместо одной. Что же из
этого вытекает?
Представим себе, что все однотипные величины (одной природы) связаны с
двумя орбитами и нам нужно придумать, как их записать. Набор величин,
каждая из которых связана с двумя элементами, естественно представить в
следующем виде:
1 X X X X . 'i
X X X X .
X X X х .
X X X X .
10
При такой форме записи - из строк и столбцов - столбцам ставится в
соответствие одно из состояний, а строкам - другое. Подобный набор
величин математики называют матрицей.
Гейзенберг предложил использовать такой набор величин и считать, что весь
набор отвечает одной из динамических переменных теории Ньютона. К
динамическим переменным относятся, конечно, координаты частиц, их
скорости и импульсы. Согласно Гейзенбергу, каждую из таких величин надо
заменить матрицей. Гейзенберг исходил из того, что теория должна быть
основана на наблюдаемых величинах и что наблюдаемыми величинами являются
элементы матрицы, с которыми связаны две орбиты.
Матрицы можно обычным образом складывать и умножать, из них можно
построить алгебру, однако при манипуляциях с ними возникает важное новое
свойство: если при перемножении двух матриц а и Ъ получается ab, то
обычно этот результат отличается от того, которь'Ш дает умножение b на а.
Для умножения матриц существуют определенные правила, обойти которые
невозможно и из-за которых ab не равно Ьа. Если мы хотим обращаться с
динамическими переменными как с матрицами, то это означает, что наши
динамические переменные образуют алгебру, в которой аЬфЬа. Такую алгебру
называют некоммутативной.
Гейзенберг очень встревожился, обнаружив, что введенные им матрицы не
подчиняются закону коммутативности умножения: ведь из-за этого могла
рухнуть вся теория. (С незапамятных времен физики использовали
динамические переменные, которые всегда образуют обычную алгебру: а,
умноженное на Ь, равно Ъ, умноженному на а. Было совершенно непостижимо,
чтобы динамические переменные не обладали таким свойством.) Несмотря на
недоумение, которое вызвал у Гейзенберга этот факт, он стал в его теории
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 37 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed