Чем отличается квантовая механика от классической?
75
квантовой механики и опытными данными становятся парадоксами и к ним либо привыкают как к чему-то неизбежному, либо их начинают как-то латать, выдвигая какие-нибудь искусственные приемы типа перенормировок, которые ничего не объясняют, но зато математически отодвигают отсутствие решений в другие области.
Появление квантовой механики и ее обособление от классической физики явилось результатом упрощенных взглядов классической физики на сущность физических явлений, их идеализации, метафизичности, непонимания того обстоятельства, что каждое явление богаче его представления и что сущностное понимание каждого явления должно непрерывно уточняться и дополняться. В квантовой механике сделана попытка частично исправить это положение. Однако, отделившись от классической механики, квантовая механика вообще отказалась от попыток проникновения во внутреннюю суть явлений, от рассмотрения глубинных механизмов, от рассмотрения форм движения материи на ее глубинных уровнях организации, тем самым впав в еще худший идеализм, заменив динамический подход феноменологией, а сущность явлений - их внешним описанием, отказавшись от самой постановки задачи - попытаться понять устройство явлений микромира и возведя собственную ограниченность в принцип.
3.3. Классическая интерпретация основных положений квантовой механики
3.3.1. Соотношения Планка
Впервые квантовые представления, в том числе квантовая постоянная h были введены в 1900 г. М.Планком как результат исследования теплового излучения черного тела. Существовавшая в то время теория теплового излучения, построенная на основе классической электродинамики и статистической физики, приводила к бессмысленному результату, состоявшему в том, что тепловое (термодинамическое) равновесие между излучением и веществом не может быть достигнуто, так как вся энергия рано или поздно должна перейти в излучение. Планк разрешил это противоречие и получил результат, прекрасно согласующийся с опытом, предположив, что свет и вообще электромагнитные волны излучаются не непрерывно, а
76
Глава 3.
порциями энергии - квантами, причем энергия такого кванта К пропорциональна частоте излучения v, т. е.
Е = hv,
что и есть, собственно, соотношение Планка.
В 1963 г. был исследован эффект Джозефсона, и на его основе было получено наиболее точное значение постоянной Планка h = 6,626196-10 °4 Дж-с, хотя приближенное значение было известно значительно ранее.
Исходя из идеи квантования энергии, выдвинутой Планком, Бор в 1913 г. опубликовал теорию атома, взяв за основу планетарную модель атома Резерфорда. В этой теории Бор показал, что свойства спектра излучающего атома объясняются, если определить связь между частотой излучения и энергией стационарных орбит в соответствии с выражением
hv = Ej - Еь
где Е, и Ек - энергии связей электрона на /-й и к-й стационарных орбитах.
Все приведенное выше широко и с высокой точностью подтверждено экспериментально, поэтому достоверность приведенных соотношений сомнений не вызывает.
Приведенная пропорциональность частоты излучения энергии всегда трактовалась как свидетельство особых законов микромира, поскольку для обычных вращающихся тел энергия пропорциональна не первой степени частоты вращения, а квадрату частоты. Этим подчеркивалась разница между квантовой механикой микромира и обычной классической механикой макромира. Однако на самом деле это противоречие кажущееся.
В самом деле, из соотношения энергии для вращающегося тела
Е = Ъстг~\У - hv где г - радиус вращения, находим, что
h = 2n2mr2o = const,
