Гіпетеза де Бройля
У 1923 р з’явилися три короткі замітки в “Comptes Reddue de l’Academie des Sciences”, які були присвячені дослідженням квантової теорії. Автором був Луї де Бройль. У наступному році він завершив свою дисертацію на здобуття наукового ступеня доктора філософії. Ще через рік дисертація була надрукована в журналі “Annales de Physique”. У роботах де Бройля розвивалася ідея про дуалізм матерії, висловлювалася гіпотеза про те, що частки поряд з корпускулярними властивостями володіють хвильовими. Ейнштейн, який за порадою свого друга Поля Ланжевена прочитав роботу де Бройля, прийшов у захват і опублікував статтю, в якій звертав увагу наукового товариства на статтю де Бройля і висував нові аргументи на її підтримку. Визнання Ейнштейном дуже допомогло поширенню і визнанню ідей де Бройля.
Не менш важливим виявився той факт, що гіпотеза про наявність хвильових властивостей у електрона та інших “частинок” може бути перевірена експериментально. Історія цих експериментів така. У 1921-1923 рр., Ще до опублікування статті де Бройля, американські фізики Девіссон і Кунсман досліджували розсіювання електронів в тонких металевих плівках. Скляний апарат, який використовується ними в експерименті, одного разу лопнув, і знаходилася в ньому нікелева пластинка окислилась. Щоб зняти шар окису нікелю, її прожарили у вакуумі. Під час цієї операції в платівці з’явилося кілька великих монокристалів нікелю. Коли її знову поставили на шляху пучка електронів, то на кривій залежності інтенсивності від кута розсіяння з’явилися характерні інтерференційні максимуми і мінімуми. Зрозуміти такий результат було неможливо. Тільки в 1925 р, коли автори послали результати в Геттінген, М. Борн і Дж. Франк пояснили їх як результат інтерференції хвиль де Бройля.
Наступні експерименти були поставлені Девіссона і Джермером і незалежно Г. П. Томсоном в 1927 р з метою підтвердити хвильові властивості електронів. У дослідах Девіссона і Джермера вимірювалося розподіл інтенсивностей потоку електронів, відбитих від монокристалічного нікелю. Спостерігалося гарну згоду з теорією де Бройля. У дослідах Г. П. Томсона, сина знаменитого Дж. Дж. Томсона, спостерігалася дифракція електронів при проходженні через тонку металеву плівку. Картина разюче нагадувала дифракцию рентгенових променів, пропущених через таку ж плівку. У магнітному полі цю картину для електронів можна було зруйнувати. Багато пізніше М. Борн писав: “Чудовий історичний факт, що синові людини, яка встановив корпускулярну природу катодних променів, випала доля показати їх хвильову природу”.
Пізніше інтерференційні і дифракційні явища були знайдені і для інших частинок. Стало ясно, що корпускулярно-хвильовий дуалізм є загальною властивістю всіх мікроскопічних об’єктів, і що класична фізика, що протиставляє частинки і хвилі, непридатна для опису мікросвіту. Тим самим було підготовлено грунт для створення хвильової квантової механіки.
Про роботу де Бройля Шредінгер, який у той час викладав у Цюріхському університеті, дізнався з статей Ейнштейна.
Історія на цьому не закінчилася. Драма ідей тривала. Де Бройль і Шредінгер витратили багато сил, аж до 1952 р доводячи, що єдиною реальністю в мікросвіті є хвилі.
Крім де Бройля і Шредінгера, противниками статистичної версії квантової механіки були М. Планк і А. Ейнштейн – люди, які внесли найбільший внесок у зародження і розвиток квантової механіки. Відомо вираз Ейнштейна: “Я не можу допустити, щоб господь бог грав у кості”. Ейнштейн брав квантову механіку з її статистичної трактуванням, але був переконаний, що ця теорія є приватний, граничний випадок більш повної, але поки невідомої теорії. Головним опонентом Ейнштейна був Бор. Суперечка між ними у пресі і при зустрічах тривав до 1935 р І кожен залишився при своїй думці. Суперечка Ейнштейна і Бора був суперечкою двох філософій, двох теорій пізнання – ясного погляду старої фізики, вирощеного на класичній механіці і електродинаміки з їх однозначної детерминированностью і більш гнучкою філософією, що увібрала в себе нові факти квантової фізики ХХ в. і збройної принципом додатковості.
Отже, квантова механіка продемонструвала ще раз дивовижну закономірність у розвитку природознавства. Коли нова теорія створюється в результаті пояснення і правильного тлумачення експериментальних фактів, її остаточна структура часом залежить від вихідних – найчастіше інтуїтивних – уявлень її творців, а то і входить в протиріччя з ними. “Драма ідей” навколо інтерпретації основ квантової механіки не знає рівній у всій історії фізики.
(2 votes, average: 2.50 out of 5)