[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Schr�dinger zaczął od sprecyzowanego fizycznego obrazu atomu jako realnego"bytu; podstawowa w jego teorii była idea elektronów jako fal.Oba modele dały zestawy równańdokładnie opisujące zachowanie i własności obiektów kwantowych, które można zmierzyćdoświadczalnie.Na pierwszy rzut oka było to zaskakujące, ale Schr�dinger i amerykański fizyk Carl Eckart, awkrótce potem Dirac, bardzo szybko udowodnili, że te różne zestawy równań były matematycznierównoważne i stanowiły inne ujęcie tych samych struktur matematycznych.RównaniaSchr�dingera zawierają zarówno relacje niekomutatywności, jak i decydujący czynnik '/i,zasadniczo w taki sam sposób, w jaki pojawiają się one w mechanice macierzowej i w algebrzekwantowej.Odkrycie, że te różne podejścia do problemu są w istocie matematycznie równoważne,wzmocniło zaufanie fizyków do wszystkich trzech modeli.Wydaje się, że niezależnie odzastosowanego formalizmu matematycznego, gdy przystępujemy do rozwiązywaniapodstawowych problemów teorii kwantowej, uzyskujemy te same odpowiedzi".Wersja Diraca jestnajpełniejsza, gdyż jego algebra kwantowa zawiera zarówno mechanikę macierzową, jak i falowąjako szczególne przypadki.Jednakże fizycy lat dwudziestych wybrali najprostszą wersję - wersjęSchr�dingera, którą najłatwiej zrozumieć w kategoriach codziennego życia, gdyż jej równania byłyznane z wielu dziedzin fizyki klasycznej (optyki, hydrodynamiki i innych).Wybór ten wydaje siędosyć naturalny, aczkolwiek sukcesowi wersji Schr�dingera można prawdopodobnie przypisaćzastój w zrozumieniu świata kwantów, który nastąpił w ciągu kilku następnych dziesięcioleci.Krok wsteczZ perspektywy czasu wydaje się dziwne, że Dirac nie odkrył (czy wynalazł) mechaniki falowej,gdyż te same równania Hamiltona, które okazały się tak użyteczne w mechanice kwantowej, miałyswój początek w dziewiętnastowiecznych próbach unifikacji falowej i cząstkowej teorii światła.Urodzony w 1805 roku w Dublinie sir William Hamilton jest dosyć powszechnie uważany zanajwybitniejszego matematyka swoich czasów.Jego największym osiągnięciem (aczkolwiekówcześnie mniej docenianym) była unifikacja praw optyki i dynamiki w jedną matematycznąstrukturę - jeden zestaw równań, który może być użyty do opisu ruchu zarówno fali, jak i cząstki.Jego prace ukazały się na przełomie lat dwudziestych i trzydziestych dziewiętnastego wieku i obate aspekty znalazły naśladowców.Zarówno mechanika, jak i optyka były bardzo użyteczne dlabadaczy w drugiej połowie dziewiętnastego wieku, ale prawie nikt nie zauważył połączonegosystemu mechaniczno-optycznego, który był prawdziwym przedmiotem zainteresowania79 Hamiltona.Z prac Hamiltona wynika jednoznaczny wniosek, że podobnie jak w optyce promienie"światła muszą zostać zastąpione przez pojęcie światła, tak w mechanice tory cząstek musząustąpić ruchowi falowemu.Jednak tego rodzaju pomysł był dziewiętnastowiecznej fizyce tak obcy,że nikt - łącznie z Hamiltonem - nie sformułował go w tej postaci.Rzecz nie w tym, że pomysłzostał zaproponowany i odrzucony jako absurd; był po prostu tak dziwaczny, że nikomu nawet nieprzyszedł do głowy.Było rzeczą niemożliwą, aby tego rodzaju wniosek mógł sformułowaćktórykolwiek z fizyków w dziewiętnastym wieku - zanim zostało udowodnione, że mechanikaklasyczna jest nieadekwatna do opisu procesów atomowych.Jednak w świetle faktu, że Hamiltontakże stworzył dziedzinę matematyki, w której a x b `" b x a, nie będzie przesadą nazwanie gozapoznanym współtwórcą mechaniki kwantowej.Gdyby był na świecie w czasach zaistnienia teoriikwantowej, z pewnością szybko odkryłby związek między wersją macierzową i falową.Dirac takżemiał szansę być pierwszy, ale nie należy się dziwić, że początkowo nie zauważył tego związku.Wkońcu wciąż był studentem głęboko zaangażowanym w swoją pierwszą pracę naukową.Poza tymistnieją granice tego, co jeden człowiek może dokonać w ciągu kilku tygodni.Być może jeszczeważniejszy był fakt, że miał do czynienia z abstrakcyjnymi ideami, kontynuując wysiłkiHeisenberga, aby oderwać fizykę kwantową od wygodnego obrazu elektronów orbitujących wokółjądra atomowego, i nie spodziewał się, że mógłby znalezć prosty i zrozumiały model atomu.Zpoczątku nikt nie zauważył, że mechanika falowa, wbrew oczekiwaniom Schr�dingera, bynajmniejnie jest takim intuicyjnie prostym modelem.Schr�dinger sądził, że wprowadzając ruch falowy doatomu, pozbył się skoków kwantowych z jednego stanu do innego i przypuszczał, że przejścia"elektronu od jednej energii do innej polegają na czymś w rodzaju zmiany drgań struny skrzypiec odjednego tonu do innego (od jednej harmonicznej do innej).Fala w jego równaniu falowym byłabyfalą de Broglie'a
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
