Чем отличается квантовая механика от классической?
95
целое это число волн или не целое? А если все эти волны существуют одновременно, то тем более правомерен вопрос о структуре атома и его электронных оболочек. Тогда вообще нельзя считать электрон точечным, нужно рассматривать всю оболочку сразу. В последнем случае становится ясно, что оболочка занимает довольно большой объем и должна быть как-то и из чего-то устроена. Как и из чего?
Совершенно непонятна физическая природа электрического заряда. Что вообще это такое? Из квантовой механики и самой модели Резерфорда ничего на эту тему вообще не вытекает, заряд
- как бы врожденное свойство материи.
Эти и многочисленные другие подобные вопросы возникают в связи с попытками выяснить внутреннюю физику атома, а не просто его математическое описание, которым ныне оперирует квантовая механика. Как и в теории относительности Эйнштейна, постулаты квантовой механики не столько обосновываются, сколько выдвигаются, а подтверждаются потом, задним числом.
Сомнения станут еще более понятными, если мы проследим за развитием моделей атома за время исторического пути, пройденного атомной физикой.
Мысль о существовании атомов как не разрезаемых частиц материи (а вовсе не неделимых, поскольку слово «том» означает «разрез»), возникла еще в древности, идеи атомизма были высказаны древнегреческими мыслителями Левкиппом, Демокритом и Эпикуром, причем Демокрит неоднократно подчеркивал, что он эти идеи не придумал, а заимствовал у существовавших в то время египетских и мидянских школ. В 17 в. идеи атомизма были возрождены французским философом Гассенди и английским химиком Бойлем.
Представления об атомах, господствовавшие в 17-18 вв. были мало определенными. Атомы считались абсолютно неделимыми и неизменными твердыми частицами, различные виды которых отличаются друг от друга по размеру и форме. В конце 18 - начале 19 вв. в результате быстрого развития химии была создана основа для количественной разработки атомного учения. Англий
96
Глава 3.
ский ученый Дальтон впервые в 1803 г. стал рассматривать атом как мельчайшую частицу химического элемента, отличающуюся от атомов других элементов своей массой. При этом оказалось, что все химические реакции являются лишь перегруппировкой в новые более сложные соединения.
Исследования итальянских ученых Авогадро (1811) и в особенности Канницаро (1858) провели четкую грань между атомом и молекулой. Таким образом, атом предстал как качественно своеобразная частица вещества, характеризуемая строго определенными физическими и химическими свойствами, считавшимися извечными и необъясняемыми.
Дж.Дж.Томсон выдвинул свою модель в 1897 г. после открытия катодных лучей, продемонстрировавших сложность устройства атомов. Резерфорд выдвинул свою планетарную модель после открытия им неравномерного рассеивания альфа-частиц. Дальнейшее совершенствование его модели пошло в направлении сочетания этой модели с волновыми свойствами частиц, постулированными де Бройлем и математически оформленными Шредингером.
С сожалением следует констатировать, что дальнейшее развитие моделей атома фактически оказалось приостановленным, поскольку квантовая механика отказалась от дальнейшего рассмотрения структур микрочастиц, а это в свою очередь наложило ограничения на возможность совершенствования модели атома. Структуру электронных оболочек атома стали рассматривать с чисто математических и даже вероятностных представлений, без какого бы то ни было объяснения причин вероятностей появления электрона в данной точке пространства. Этим принципиально наложен как бы запрет на физическое моделирование, хотя все предпосылки для этого были созданы.
Когда обнаружилось, что в рамках модели Резерфорда не удается физически объяснить отсутствие излучений электронами электромагнитных волн, Бор вместо усовершенствования планетарной модели или ее замены другой моделью стал выдвигать постулаты, оттесняя тем самым физику на задний план, совер
