КВАНТОВАЯ МЕХАНИКАрака и других) и явлений превращения света (у-лучей) в позитрон и электрон и обратных процессов. В наст, время подобные вопросы являются наиболее актуальными, т.. к. дальнейшее развитие К. м. зависит от их‘решения в то время как в нерелятивистской области методы К. м. могут считаться достаточно установленными.
V. Границы квантовой механики.
Развитие К. м. показало, что последовательно проводимый учет роли кванта действия требует радикального изменения всей концепции классической теоретической механики, пересмотра ее принципов. Следует отметить, что классическая теоретическая механика известна в двух формах, из к-рых одна является приближением к другой: первая — это механика движений, происходящих со скоростями, малыми в сравнении со скоростью света (т. н. нерелятивистская механика), вторая — механика теории относительности, иначе релятивистская. В наст, время достаточно полно известны основания квантовой нерелятивистской теории, тогда как из квантовых релятивистских задач решена лишь задача о поведении одной квантовой частицы во внешнем электромагнитном поле (теория электрона, развитая Дираком в 1928). Принципы релятивистской квантовой теории в наст, время еще неизвестны. Затруднения обусловлены гл. обр. неизвестностью соотношений, существующих между атомизмом действия и атомизмом электромагнитных процессов, который, как известно, выражается существованием элементарного электрического заряда. В наст, время существуют две концепции, соотношение между к-рыми еще не определено полностью. Это — квантовая, механика и релятивистская электродинамика. Последняя развита лишь для вопросов, в к-рых можно игнорировать структуру самих электрически-заряженных частиц.
В вопросах же, связанных со строением электрона, современная релятивистская электродинамика, также как и квантовая механика, некомпетентна.
Можно установить границы пригодности современных теорий, воспользовавшись энергетической оценкой рассматриваемых физических процессов. Если речь идет о процессах, сопровождающихся обменом энергии порядка 400 млн. электрон-вольт и выше, то это уже область, в к-рой современная теория непригодна, потому что это как-раз проблемы, существенно связанные со структурой электрона.
В самом деле, константа г, характеризующая радиус электрона, связана с его зарядом е, массой т и скоростью света с соотношением: г 0 тпс2 * Пренебрегать структурой электрона — это значит рассматривать лишь электромагнитные поля, изменяющиеся достаточно медленно, а именно такие, изменением к-рых на расстоянии порядка г0 можно пренебречь. Это значит, что Я — длина волны электромагнитного поля — должна быть велика в сравнении с г0, т. е. должно быть
Я»zz тс А — 2
Отсюда следует, что энергия этого электромагнитного поля E=hv ограничена условием Е < тс2~. Подставляя численные значенияконстант, мы найдем, что Е должно быть меньше 400 млн. электрон-вольт.
Несмотря на то, что принципы квантовой релятивистской теории еще не установлены, в настоящее время известно релятивистски-инвариантное обобщение К. м., охватывающее не только механические, но и электромагнитные процессы. Но это обобщение ограничено тем, что оно пригодно лишь для тел, электрические заряды к-рых велики в сравнении с элементарными электрическими зарядами.
Это обобщение достигнуто в работах В.
Гейзенберга, В. Паули и Н. Бора, А. Розенфельда и др.
К. Никольский.
VI. Борьба различных направлений в К. м.
Достижения К. м. весьма значительны. К. м. удалось объяснить большую область атомных явлений, совершенно непонятных с точки зрения классической физики. Но из этого не следует делать заключения, что К. м. представляет . собой законченную и всесторонне обоснованную теорию. Наоборот, до наст, времени продолжается острая дискуссия вокруг обоснования принципов К. м., вокруг ряда философских проблем, с этим связанных. Эта дискуссия между различными направлениями имеет свою основу в борьбе между материализмом и идеализмом в современной физике.
Как уже было показано в третьей главе, основы К. м. были созданы Шрёдингером и Гейзенбергом, исходившими из совершенно различных точек зрения. Шрёдингер, критикуя старую теорию атома Бора, пытался внести существенные изменения в представления о самой модели атома. Бор представлял себе атом в виде системы частиц, похожей на планетную систему, а периодичность процессов в атоме сводил к периодическим обращениям электронов вокруг ядра по определенным квантованным орбитам. Шрёдингер предположил, что такая модель атома неверна, что периодические движения в атоме вовсе не заключаются в периодическом обращении электронов (частиц) по орбитам, а представляют собой некоторое подобие стоячих волн в акустике. Представление об электронах как о частицах таким образом отбрасывалось и заменялось представлением о «размазанном» электрическом заряде. Шрёдингеру пришлось в дальнейшем отказаться от этой новой модели вследствие того, что она противоречила опыту, в частности устойчивости дискретных частиц (электронов), и принять статистическое толкование введенной им функции состояния.
Но существенно то, что Шрёдингер не ограничился только формальным «описанием» атомных явлений, а пытался понять сущность этих процессов. Бэлее того, Шрёдингер открыто противопоставил свой подход к изучению строения атома формально-описательной точке зрения Гейзенберга.
Это не значит однако, что Шрёдингер последовательный материалист: ряд его высказываний (например выступление в 1929 по вопросу о причинности) показывает наличие у него идеалистических колебаний. Нов дискуссии о принципах К. м. (1935) он выступил против формализма.
В. Гейзенберг подошел к критике теории Бора с совершенно другой точки зрения. Путем анализа самого процесса измерения Гейзенберг показал, что принципиально невозможно одновременно измерить координату частицы и соот-
