From the origin of quantum concepts to the establishment of quantum mechanics

Abstract

1. ВВЕДЕНИЕ В истории развития естествознания особое место занимает замеча-тельный период 1925--1928 гг., когда были открыты основные законы квантовой механики и произошло необычайно быстрое ее становление как новой науки, как самостоятельного и полноправного раздела теорети-ческой физики. Этому периоду предшествовал охватывающий первую четверть XX века период возникновения и бурного развития квантовых представлений, коренным образом отличающихся от стройной системы представлений классической физики, сложившихся в XIX веке. Планком и Эйнштейном, Бором и де Бройлем были выдвинуты новые фундамен-тальные идеи, означавшие подлинную революцию в физике -идеи кванта действия, квантов энергии и квантов света, стационарных состояний атомных систем и скачкообразных переходов между ними, принципа соответствия, корпускулярно-волнового дуализма для излучения и для микрочастиц. Новые идеи не укладывались в привычные рамки класси-ческих представлений, а сочетавшие классические и квантовые пред-ставления наглядные модели атомов и молекул, согласно которым электро-ны движутся вокруг ядер по определенным классическим траекториям (орбитам модельной теории Бора), удовлетворяющим дополнительным квантовым условиям (условиям Бора -Зоммерфельда), были внутренне противоречивы. Притом эти модели хотя и означали значительный шаг вперед, но не позволяли объяснить всю совокупность экспериментально установленных свойств атомов и молекул. Неясной оставалась сущность корпускулярно-волнового дуализма, резко противоречившего всем класси-ческим представлениям как о волнах, так и о частицах в отдельности. До 1925 г. не удавалось, несмотря на все усилия многих выдающихся ученых, построить на основе квантовых представлений последовательную и внутренне согласованную теорию микроскопических явлений, происхо-дящих на атомно-молекулярном уровне. Важнейшая задача построения такой теории в нерелятивистском приближении была решена за время с середины 1925 г. (первая работа Гейзенберга по квантовой механике) до конца 1927 г., а в начале 1928 г. Дирак дал релятивистское обобщение теории для случая одной частицы со спином -для электрона, что можно рассматривать как завершение периода становления квантовой механики.Это был очень насыщенный событиями период. Был найден математи-ческий аппарат, адекватно описывающий закономерности микроскопи-ческих явлений в нерелятивистском приближении, сперва алгебраический (летом и осенью 1925 г.) в виде дискретного аппарата матричной механики (Гейзенберг, Борн, Иордан) и алгебры g-чисел (Дирак), затем аналити-о •, гл>тт ., , © Главная редакция физико-математической о ycPHi т. 1гг, вып. 4 литературы издательства «Наука», «Успехи физических наук», 1977 г.