Это уравнение отражает поведение точечной массы в силовом поле, но выражено движение этой массы не в координатах, как это было обычно принято ранее, а в изменениях полной и потенциальной энергий. Ансамбль же таких масс, выраженный функцией Ч', по мысли авторов квантовой механики, уже не отражает массовые характеристики множества таких элементарных масс в пространстве, т.е. плотность среды, а представляет собой «плотность вероятности нахождения частицы в данной точке пространства». Так возникла «волновая механика», которая вскоре была отождествлена с квантовой механикой. Волновое уравнение Шре-дингера является основным уравнением нерелятивистской квантовой механики.
Атомная физика была развита методами квантовой механики, авторами которой были В.Гейзенберг и М.Борн (Германия), Э.Шредингер (Австрия), и П.Ди-рак (Англия).
Представления квантовой механики о движении микрочастиц коренным образом отличаются от классических. Явления микромира, как полагают последователи квантовой механики, принципиально отличаются от явлений макромира тем, что они квантованы, дискретны, т.е. прерывисты, в то время как явления макромира не квантованы, а непрерывны.
Согласно квантовой механике электрон не движется по траектории, подобно твердому шарику, он распространен во всем пространстве, хотя действует как единое целое.
В пространстве он распространен подобно плоской волне, обладающей определенной частотой и определенной длиной волны. Его энергия как частицы связана с его частотой и определяется выражением Е = Av.
Устойчивые движения электрона в атоме, как показал Шредингер (1926), соответствуют стоячим волнам, амплитуды которых в разных точках различны. При этом в атоме как в колебательной системе возможны лишь некоторые «избранные» движения с определенными значениями энергии, момента количества движения и проекции магнитного момента электрона в атоме. Каждое стационарное состояние атома описывается волновой ^-функцией, характеризующей распределение плотности электронного заряда в атоме. Этой волновой функции было приписано значение плотности вероятности появления электрона в данной точке пространства без обозначения какого бы то ни было механизма, обеспечивающего этот процесс.
Квантовая механика получила дополнение в виде принципа Паули (1925), согласно которому в каждом электронном состоянии в атоме может находиться только один электрон.
В дальнейшем эти идеи развивались, дополнялись, но не менялись по существу, сохранившись по сей день.
Окончательное формирование квантовой механики как последовательной теории со стройным математическим аппаратом произошло после опубликования в 1927 г. работы Гейзенберга, в которой было сформулировано соотношение неопределенностей. Согласно этому соотношению координаты и импульс электрона принципиально не могут быть одновременно определены с абсолютной точностью.
В 1928 г. П.Дирак сформулировал релятивистское уравнение, описывающее движение электрона во внешнем силовом поле, это уравнение стало одним из ос
новных уравнений релятивистской квантовой механики. Основным отличием уравнения Дирака от уравнения Шредингера является то, что в нем учтена внутренняя энергия материи (в соответствии с представлениями теории относительности) и сама Ч'-функция представлена в сложном виде сопряженных функций. Уравнение Дирака позволило теоретически обосновать формулы, полученные эмпирически спектроскопистами, а также разрешить некоторые вопросы квантовой механики применительно к системам, содержащим только один электрон. Уравнение Дирака позволило предсказать существование позитрона, правда, с привлечением новых гипотез, приводящих к дополнительным трудностям. После открытия позитрона Дирак развил теорию, хотя и содержащую в себе ряд малоприемлемых допущений, но тем не менее прекрасно объясняющую многие экспериментальные факты.
Интересно отметить, что основные положения теории Дирака находятся в резком противоречии с теми принципами построения теоретической физики, которые он сам защищал вместе с другими представителями копенгагенской школы физиков (Бор, Гейзенберг, Паули и др.), поскольку Дирак тесно связывает свой теорию с определенной физической картиной, сам факт возможности получения этой школы отрицался. Но без этой физической картины Дирак не смог бы построить свой теорию.
Дирак предложил модель «электронно-позитронного вакуума», в которой в каждой точке пространства существуют в «виртуальном» состоянии электроны и позитроны, которые могут появляться и исчезать лишь парами. Рождение пары может происходить под действием энергии фотона, а может происходить и виртуально, когда после рождения пара тут же уничтожается, просуществовав недолго. А сам вакуум определен как фотонный вакуум, как низшее энергетическое состояние электромагнитного поля.
Одна из главных трудностей такого представления вакуума состоит в том, что «электронное желе», так, по мнению Дирака, устроен вакуум, должно плотно заполнять геометрическое пространство, а это в какой-то мере воскрешает гипотезу эфира, что входит в противоречие с положениями специальной теории относительности Эйнштейна.
В течение короткого времени квантовая механика была с успехом применена к широкому кругу явлений. Были созданы теории атомных спектров, строения молекул, химической связи, Периодической системы Менделеева, металлической проводимости и ферромагнетизма. Эти и многие другие явления стали качественно понятными, хотя никакого физического модельного представления не получили.
Однако дальнейшее развитие нерелятивистской квантовой механики было связано с заменой четкого детерминистского представления о природе физических явлений вероятностными представлениями. В отличие от классической механики целью решения задач методами квантовой механики стало установление вероятности того или иного события, чем была уже полностью исключена сама возможность выявления их физической сущности.
При всех успехах и всеобщем признании методов квантовой механики следует констатировать, что вся квантовая механика основана на недоразумениях.
Прежде всего неверным является утверждение, что квантованность физических величин является свойством только микромира. На самом деле квантовых яв-25*
