53. Становление квантовой теории. Особенности квантовой теории и принципы классического мышления

Квантовая механика начала зарождаться в 1901 г., когда Планк предложил теоретический вывод о соотношении между температурой тела и испускаемым этим телом излучением. Он намеревался построить кинетическую модель необратимых процессов, приводящих к равновесию для взаимодействия вещества со светом. Планк обнаружил, что достичь согласия с экспериментальными результатами в условиях в условиях равновесия можно лишь приняв гипотезу о том, что обмен энергией между веществом и излучением происходит дискретными порциями. Принятые Планком допущения оставались непонятными некоторое время, так как противоречили классической науке. Открытие дискретности (квантованности) оставалось вне связи с другими физическими явлениями.

В 1905г. Эйнштейн воспользовался квантовой теорией для объяснения 2х проблем. Первая – выбивание из металла электронов под действием света – фотоэлектрический эффект. Вторая – проблема удельной теплоемкости твердых тел. При низких температурах значения были выше наблюдаемых величин.

В 1913 г. Бор распространил квантовую теорию на атом. Бор предложил, что электроны могут находится только на определенных дискретных орбитах. И переход электрона с одной орбиты на другую, с меньшей энергией, сопровождается испусканием фотона. Модель атома Бора установила связь между различными линиями спектров, характерными для испускающего излучение вещества, и их атомной структурой.

Новая существенная особенность квантовой теории появилась в 1924г. де Бройль выдвинул радикальную гипотезу о волновом характере материи: если электромагнитные волны (свет) ведут себя иногда как частицы, то частицы (например, электрон) может вести себя как волна. Де Бройль обобщил дуализм волна-свет. Это открытие послужило исходным пунктом формулировки современной квантовой теории.

Затем Шредингер намеревался сблизить квантовую теорию с классической физикой, которая накопила немало опыта математического описания волн. В 1926 г. Шредингер вывел волновое уравнение, дающее математическое описание материи в терминах волновой функции. Решение волнового уравнения находились в согласии с экспериментальными наблюдениями и оказали глубокое влияние на последующее развитие квантовой теории. Волновая функция Шредингера является основным понятием квантовой механики. В настоящее время волновая функция лежит в основе квантово-механического описания микросистем.

В 1927 г. пришли к непротиворчивой интерпретации, Копенгагенской (Бор и Гейзенберг)

Особенности

Классическая физика изображала Вселенную в виде огромного механизма, поведение которого можно совершенно точно описать, задав положение всех его частей в пространстве и изменение положения со временем. Этот взгляд основывался на некоторых гипотезах. Во-первых, считалось, что можно одновременно задать параметры, отвечающие локализации объекта и его движению. Однако это противоречит существованию кванта действия в квантовой физике. Во-вторых, в классической физике полагается, что можно сделать пренебрежимо малым влияние возмущений, вносимых процессом измерения. Но для атомных масштабов попытка измерить какую-либо величину приводит к неконтролируемому изменению других величин – свойств системы.

Общим для всех классических теорий является предположение о возможности описания состояния физического мира, если задавать точное положение отдельных его частей в трехмерном пространстве. Безусловно, есть существенное различие между релятивистской и нерелятивистской теориями. В релятивистской теории  пространство и время не абсолютны. Абсолютен лишь четырехмерный континуум. Но все равно делается предположение, что все физические явления независимо от их характера и природы могут быть однозначно описаны в рамках трехмерного пространства и времени. Существование кванта действия  исключает одновременное определение координаты и скорости (соотношение неопределенности). В результате происходит замена точных законов вероятностными.