Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Вихман Э. -> "Квантовая физика" -> 13

Квантовая физика - Вихман Э.

Вихман Э. Квантовая физика — М.: Наука, 1972. — 396 c.
Скачать (прямая ссылка): kvantovayafizika1972.pdf
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 194 >> Следующая


Современные ускорители дают пучки частиц, обладающих огромной энергией. Таким образом, мы располагаем подходящими средствами, чтобы попытаться разрушить электроны, протоны или нейтроны. Оказывается, однако, что, в отличие от атомов или ядер, эти частицы разрушить невозможно. Происходит нечто совсем иное. Приходим к выводу, что при изучении электронов, протонов и нейтронов мы достигли некоторого предела: такие частицы трудно считать построенными из каких-то других, более элементарных частиц.

23
16. В наше время никто не станет пытаться создать теорию вещества, основанную на предположении о его бесконечной делимости. Такая теория не может быть верной. Допустим, однако, что такая теория существует, и рассмотрим одну ее характерную особенность. Возьмем кусок меди и будем делить его на всё меньшие и меньшие кусочки. Как бы малы эти кусочки ни были, они все же остаются медью. Что это значит? Лишь то, что физические законы, определяющие свойства больших кусков меди, не отличаются от законов, управляющих поведением малых кусков меди; наша физическая система беспредельно уменьшается, но при этом остается подобной себе. Следует заметить, что классические теории не обязательно обладают этим свойством, но оно будет весьма естественным для теории, списывающей вещество, делящееся бесконечно.

Заметим, что классические теории физики во многих отношениях обладают таким свойством подобия. Законы физики, с помощью которых мы описываем машины массой в тонну, количественно не отличаются от законов, объясняющих действие ручных часов. Размеры макроскопических физических систем могут меняться в огромном интервале значений.

«Сохранение формы физических законов» при изменении масштаба представляет собой естественное свойство бесконечно делимого вещества. Но оно отсутствует, если вещество построено из элементарных частиц. Атом меди ни в каком отношении не похож на макроскопический кусок меди. Это нечто совершенно другое, и нет никаких оснований предполагать, что физические законы, описывающие поведение макроскопических систем, будут пригодны для описания атомов и элементарных частиц.

17. Нетрудно принять в качестве абстрактного принципа, что классические идеи могут оказаться неприменимыми к атому и что электрон действительно есть элементарная частица. Однако гораздо труднее совместить в сознании классические и новые идеи. Обычно мы с большим трудом расстаемся с привычными идеями. Начав изучение физики с явлений в макроскопических системах, мы приобрели ряд «классических предрассудков», которые придется преодолеть, чтобы понять квантовую физику. Смысл этих замечаний станет яснее, если мы рассмотрим две тесно связанные проблемы, бывшие в этом столетии предметом многих дискуссий.

18. Зададим следующий вопрос: какие силы связывают электрон в единое целое? Какая часть массы электрона связана с его внутренними свойствами и какая с энергией его собственного электростатического поля? Чтобы иметь возможность рассуждать об этих вопросах, начнем с отнюдь не бессмысленной простой модели, согласно которой электрон является равномерно заряженной сферой радиусом г. Различные части такой сферы испытывают силы электростатического отталкивания, и поэтому должны существовать силы иного типа, удерживающие электрон от развала. Какова их природа?

В томе II этого курса *) было показано, как вычислить энергию,

*) Парселл Э. Электричество и магнетизм.— 3-е изд.— М.: Наука, 1983, гл. 2.

24
«запасенную» в электрическом поле. Она равна интегралу величины Е2/8л. по всему пространству. Здесь Е —¦ напряженность электрического поля в данной точке. Следуя этому правилу, мы найдем, что электростатическая энергия электрона в нашей модели равна

где е — заряд электрона *). (Коэффициент 3/5 связан с конкретным выбором модели, которая представляет электрон равномерно заряженной сферой. Существенно лишь то, что энергия W пропорциональна е2/г. Такую зависимость W от е и г легко получить также из соображений размерности.) Теперь можно записать, что масса электрона т=те-\-ти где me=W/c2 — электромагнитная масса, mt — «внутренняя» масса. Проблема в том, как велика масса те. Может быть, т=те и вся масса электрона имеет электромагнитное происхождение? Приняв эту гипотезу, мы можем вычислить радиус электрона г, который оказывается равным 1,7-10-13 см. Существует большое число экспериментальных фактов, показывающих, что размеры электрона чрезвычайно малы, и весьма утешительно, что мы действительно получили столь малое значение г. Заметим, что его нельзя уменьшить, не предположив, что масса mt может быть отрицательной.

Поскольку считаем электрон элементарной частицей, то может показаться особенно привлекательным исследовать модель, в которой его радиус г—0. В такой модели электрон является «точечной частицей», не имеющей ни протяженности, ни структуры. При этом, однако, собственная электромагнитная энергия электрона W становится бесконечно большой, а его внутренняя масса mt — отрицательной и также бесконечно большой. Трудно понять, какой в этом смысл. (Модель точечного электрона математически проста и привлекательна, но мы видим, что в ней имеются непреодолимые препятствия, которые в литературе получили название «трудностей, связанных с бесконечно большой собственной энергией электрона».)
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 194 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed