96
Глава 4.
Глава 4. К положению в отдельных областях современной физической теории
4.1. К положению в атомной и ядерной физике
В 20 в. физика атома, атомного ядра и элементарных частиц вещества двинулась вперед семимильными шагами. Во втором десятилетии была предложена планетарная модель атома, дана его теория, объяснен спектр излучения атома водорода, объяснены химические взаимодействия некоторых молекул. В 20-е годы была разработана квантовая механика и на ее основе рассчитаны энергии электронов в сложных атомах, дано объяснение действию внешних электрических и магнитных полей на атом, установлены числа заполнения электронных оболочек в сложных атомах, определяющие периодичность свойств элементов. В 30-е годы на основе квантовой механики были исследованы свойства связанных атомов, входящих в состав молекул и кристаллов. В 40-е годы был открыт парамагнитный резонанс, позволяющий изучать различные связи атомов с окружающей средой. Дальнейшее развитие атомной физики на основе квантовой механики позволило приступить к изучению излучений атомов в широком диапазоне изменений энергий, а также к детальному изучению всех характеристик состояний атомов, включая плотность распределения электронного заряда электронного облака внутри атома и многое другое [I].
Полученные результаты детального исследования строения атомов нашли самое широкое применение не только во многих разделах физики, но и в химии, астрофизике и других областях науки. Таким образом, налицо громадное прикладное значение квантовой теории атома, полностью оправдавшей себя с научной и прикладной стороны. Поэтому создается впечатление как о правильности методологии квантовой теории атома, так и о тех возможностях, которые позволят в дальнейшем получать новые важные результаты. Однако это неверно.
Квантовая теория атома не раскрывает физической сущности внутриатомных процессов, а лишь описывает их, причем описывает поверхностно и очень не полно. Непонимание физической сущности внутриатомных процессов резко ограничивает возможность изучения и использования в прикладных целях свойств атомов и молекул. Однако
Попытки со щанпя не традиционных физических теории
97
вместо выяснения физической сути внутриатомных явлений атомная физика продолжает идти по пути математизации, внешнего математического, да еще к тому же вероятностного описания внутриатомных процессов, что резко обедняет результаты исследований. Несомненная полезность модели атома Резерфорда (кстати, почему-то эту модель часто называют боровской, хотя Бор лишь украсил модель Резерфорда своими постулатами) подтверждается всем опытом развития атомной физики в 20 в. Но, тем не менее, это всего лишь модель, причем модель весьма ограниченная, и рассчитывать на то, что все явления атомной физики с ее помощью будут объяснены, не приходится.
Что же не объяснено сегодня с помощью планетарной модели атома, чего же не хватает в понимании атомных процессов и к каким последствиям для практики это может привести?
Не хватает очень многого. Прежде всего, недостает физической сущности всех тех понятий и категорий, которыми атомная физика повседневно оперирует. Что такое электрический заряд, какова его суть? Какова суть магнитного момента? Чем обеспечивается стационарность орбит электрона? Чем обеспечивается постоянство «вероятности появления электрона» в каждой точке внутриатомного пространства? Почему в стабильных атомах электронов ровно столько, сколько протонов в ядрах? В чем сущность Ван-дер-ваальсовых сил, когда электрически нейтральные молекулы почему-то притягиваются друг к другу?
Полностью ионизированный газ через некоторое время становится снова нейтральным. Откуда взялись электроны? Свободный электрон в свободном вакууме и электрон в электронной оболочке атома, находящийся в качественно иных условиях, это одно и то же или нет? Чем обеспечивается одинаковость параметров электронов, находящихся на разных орбитах в атомах? Подобных вопросов можно задать десятки, но их никто не ставит, сама их постановка считается нетактичной, вероятно, из-за того, что современная атомная физика не только не может на них ответить, но даже не знает, как подойти к их решению.
А между тем, непонимание физической сути атомных процессов начинает мстить невозможностью выработать подход к решению вновь возникших прикладных проблем.
Для примера можно привести катализ, т. е. изменение скорости химических реакций в присутствии третьих веществ - катализаторов,
