Чем отличается квантовая механика от классической?
65
ведь электронный микроскоп еще далеко не дал всего, что он может дать, и потому не исключена возможность увидеть пространственную решетку кристалла. Вот почему лучше вообще вычеркнуть из всех наших рассуждений какие-либо упоминания о принципиально наблюдаемых и не наблюдаемых величинах».
Следует ли рассматривать всю классическую физику как частный случай квантовой? Не правильнее ли дополнять классическую физику там, где это действительно требуется, квантовой физикой, а не рассматривать квантовую физику как нечто самодовлеющее, частным случаем которого является вся прежняя классическая физика? Такая постановка вопроса вполне правомерна, поскольку законы природы едины и, в принципе, никаких причин для обособления микромира от макромира нет, по крайней мере, никто такого обособления не сформулировал. Именно поэтому в настоящее время рядом исследователей ставится под сомнение правомерность обособления законов микромира от всех остальных законов природы. Найдены многочисленные примеры квантовых явлений в нашей обычной реальности. Рассмотрены аналогии между явлениями микро- и макромиров. Делаются небезуспешные попытки раскрыть внутренний механизм квантовых явлений, используя, в частности, и представления о среде, заполняющей мировое пространство и являющейся строительным материалом для элементарных частиц вещества. Движения среды воспринимаются как те или иные физические силовые поля. Некоторые авторы показали, что применение обычных методов классической физики к объектам микромира не только правомерно, но и целесообразно, так как может дать в ряде случаев то, что не могут позволить методы квантовой механики: понять структуру микрочастиц, рассчитать параметры атомов, объяснить физическую суть природы корпускулярно-волнового дуализма и многое другое и тем самым по-иному взглянуть на проблему взаимоотношений микро- и макромиров и на устройство природы в целом.
3.2. Роль атомной модели Резерфорда в становлении квантовой механики
Важнейшими событиями в науке, от которых берет начало атомная физика, были открытия электрона и радиоактивности. При
66
Глава 3.
исследовании прохождения электрического тока через сильно разреженные газы были открыты лучи, испускаемые катодом разрядной трубки (катодные лучи) и обладающие свойством отклоняться в поперечных электрическом и магнитном полях. Выяснилось, что эти лучи состоят из быстро летящих отрицательно заряженных частиц, названных электронами. В 1897 г. английский физик Дж.Дж.Томсон измерил отношение заряда этих частиц е к их массе т. Было также обнаружено, что металлы при сильном нагревании или освещении светом короткой длины волны испускают электроны (термоэлектронная и фотоэлектронная эмиссии). Из этого было сделано заключение, что электроны входят в состав любых атомов. Отсюда следовало, что нейтральные атомы должны также содержать положительно заряженные частицы. Положительно заряженные частицы - ионы были действительно обнаружены при исследовании электрических зарядов в разреженных газах.
Представление об атоме как о системе заряженных частиц объясняло, согласно теории голландского физика Лоренца, саму возможность излучения атомом света (электромагнитных волн): электромагнитное излучение возникает при колебаниях внутриатомных зарядов, что получило подтверждение при исследовании действия магнитного поля на атомные спектры (явление Зеемана). Выяснилось, что отношение заряда внутриатомных электронов к их массе е/т для свободных электронов, полученных в опытах Томсона, в точности равно значению, которое было найдено Лоренцем в его теории явления Зеемана. Теория электронов и ее экспериментальное подтверждение дали бесспорное доказательство сложности атома.
Представление о неделимости и не превращаемости атома было окончательно опровергнуто работами французских ученых М.Склодовской-Кюри и П.Кюри, а также работами английского радиохимика Содди.
Результаты исследования свойств электрона и радиоактивности позволили строить конкретные модели атома. В модели, предложенной Дж.Дж.Томсоном в 1903 г. атом представлялся в виде положительно заряженной сферы, в которую вкраплены незначительные по размеру по сравнению с атомом отрицательно заряженные электроны. Они удерживаются в атоме благодаря тому, что силы притяжения их распределенным положительным зарядом уравновешиваются силами их взаимного отталкивания. Томсоновская модель давала известное
