Механика атомов

Новая теория для механики атомных явлений была названа квантовой механикой. Первый шаг к ее открытию сделал немецкий физик Вернер Гейзенберг. Немного позже была разработана кван­товая электродинамика для описания электромагнитных явлений в мире атомов. Эти новые теории связаны со старой, так называе­мой классической физикой таким образом, что если двигаться от масштаба атомов к обычным размерам, то в пределе получаются результаты классической физики. В этом смысле квантовая физика предлагает более глубокий взгляд на реальность, чем классическая физика.

Вернер Гейзенберг работал в Геттингенском универ­ситете в группе, которой руководил Макс Борн (18821970), заня­тый изучением странного поведения электронов в атоме. В июне 1925 года в воздухе витал оптимизм: все ждали прорыва. Но имен­но тогда у Гейзенберга случился сильный приступ сенной лихорад­ки, вынудивший его уехать из Геттингена. Он отправился путеше­ствовать по суровому острову Гельголанд в Северном море, где его сенная лихорадка прошла. Там 23летний Гейзенберг продолжал думать о работе. Наконец все сошлось, и родилось точное математи­ческое описание поведения электрона. Позже Гейзенберг рассказал, что както под утро, в три часа…

«Я уже не сомневался в логике и стройности той части квантовой механики, которой касались мои вычисления. Вначале я был очень встревожен: я чувствовал, что смотрю сквозь поверхности атомных явлений в их странную и прекрасную суть, и у меня кружилась го­лова оттого, что я могу исследовать эти математические структуры, природа которых великодушно раскрылась предо мной».

Борн обратил внимание, что таблицы Гейзенберга были матри­цами — основными величинами раздела математики, называемого матричной алгеброй. Вместе со своим коллегой Паскуалем Иорда­ном Борн начал переводить теорию Гейзенберга на язык матриц. Сам Гейзенберг, бывший в то время в Копенгагене, принял участие в завершении этой теории. Примерно тогда же Поль Дирак в Кем­бридже создал такую же теорию, но в иной математической фор­ме, а через год Эрвин Шрёдингер разработал еще один вариант (о нем мы расскажем ниже). Для квантовой физики это была бурная эпоха!