<<
>>

Волны материи Луи де Бройля.

Теперь перейдем к обсуждению тех эвристических процедур, которые помогли физикам в построении и интерпретации так называемой новой квантовой теории, нерелятивистской квантовой механики (НКМ), обозначенной нами в начале главы.
Начало НКМ в его волновом варианте было положено исследованиями Луи де Бройля (1923-1924 гг.). Эвристическими ориентирами становления концепции волн материи де Бройля, направлявшими его размышления, послужили следующие обстоятельства: 1)влияние Мориса де Бройля — старшего брата Луи и его взгляды на природу рентгеновских лучей (т.е. взгляды Брэгга); 2) труды Анри Пуанкаре "Ценность науки" и "Наука и гипотеза" и блестящие лекции Поля Ланжевена о природе времени в теории относительности; 3) серия статей по гидродинамической модели колеблющегося атома Марселя Бриллюэна ("истинный предшественник волновой механики" (Л. де Бройль)) и 4) работы А. Эйнштейна по световым квантам.
Если первые два обстоятельства помогли сделать выбор Л. де Бройлем в пользу физики в ущерб гуманитарным наукам (т.е. изменить профессию бывшему лиценциату литературы по разделу истории; его гуманитарная склонность, как нам кажется, помогла де Бройлю сделать открытие "волн материи"), то последние два обстоятельства — прощупать ему внутренний механизм корпускулярно-волновых процессов. На первом этапе своего исследования он постарался связать световые кванты Эйнштейна с явлениями интерференции и дифракции, воспользовавшись математической аналогией между аналитической механикой и волновой теорией.
В итоге Л. де Бройль, введя пробное понятие "фиктивной волны, связанной с движущимся телом", после определенных математических выкладок приходит к выводу: "...быть может, каяедое движущее тело сопровождается волной и что невозможно разделить движение тела и распространение волны" .
На втором этапе исследования Л. де Бройль приходит к утверждению, что скорость частицы равна групповой скорости фазовых волн и, что
очень любопытно, в каждой точке своей траектории она (частица) следует по лучу ее фазовой волны . Данное постулативное положение де Бройля выбрано им на основе формального отожествления принципа Ферма и вариационного принципа Мопертюи, т.е. оптико-механической аналогии Гамильтона. "Идея глубокой связи между этими принципами, — пишет, подчеркивая селективную роль этой идеи, JT. де Бройль, — является чрезвычайно ценной для отыскания пути к синтезу волн и квантов" . Стало быть, траектория частицы будет определяться вариационными принципами Ферма-Мопертюи. Чрезвычайно плодотворной была догадка де Бройля, выраженная в форме вопроса: "не связан ли этот странный дуализм волн и частиц, примером которого так замечательно и несомненно явился свет, с глубокой и скрытой природой действия?" . С помощью этой догадки он смог представить волнообразное распространение действия, иначе говоря, представил действие как фазу некоторой волны, распространяющейся из источника во все стороны, что позволило де Бройлю ввести в формулу постоянную Планка, имеющую размерность действия. Надо полагать, что высшим взлетом обобщающей мысли де Бройля было предположение, что коэффициент, связывающий энергию и частоту, с одной стороны и импульс и волновой вектор, с другой стороны, совпадает с постоянной Планка — квантом действия.
Отсюда выводится выражение для длины X де-бройлевских волн. Абсолютная величина волнового вектора обратная длине волны, поэтому,
1 И
подставляя в выражение для импульса вместо к= —, получаем р= —,
Я я
, h h
откуда Я = — = , т.е. известное соотношение де Бройля. Позже JT.
р mV
де Бройль писал, что возникновение этих идей придавало волнующую остроту мысли о том, что в классической аналитической механике формальная аналогия между траекториями частиц и световыми лучами устанавливается через посредство понятий действия, т.е. в точности того самого понятия, которое послужило основой для введения квантов. Не подтверждает ли это в самом деле мысль, что квант действия служит соединительным звеном между корпускулярным и волновым
представлениями о материальных частицах? Исходя из того, что корпускулярно-волновой дуализм света связан с квантом действия, де Бройль выдвигает аналогичную гипотезу о двойственной природе электрона, т.к. он в стационарном состоянии атома описывается с помощью кванта действия . По аналогии с собственным объяснением результатов эксперимента Юнга, он предположил, что "пучок электронов, проходящий сквозь достаточно узкое отверстие, также должен испытать дифракцию" .
Надо думать, что это предположение де Бройля является предсказанием его теории, требующим экспериментальной проверки .
Можно провести черту, подводящую итоги предварительных исследований начальных этапов становления квантовой теории, связанных с выбором теоретических принципов .
<< | >>
Источник: Очиров Д.Э.. Методологическая физика. -Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2004- 346 с.. 2004

Еще по теме Волны материи Луи де Бройля.:

  1. Волны материи Луи де Бройля.
  2. Проблема проверки нерелятивистской квантовой механики.
  3. Методологическое объяснение процесса формирования НКМ.
  4. ГЛАВА 6. ПОПЫТКА ПОСТРОЕНИЯ БИФУРКАЦИОННО- АТТРАКТОРНОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ТЕОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ НКМ И ОТО)
  5. СООТНОШЕНИЕ ЭВРИСТИЧЕСКОЙ И РЕГУЛЯТИВНОЙ ФУНКЦИИ ФИЛОСОФСКИХ ПРИНЦИПОВ в ФОРМИРОВАНИИ НОВОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ
  6. Кванты и относительность
  7. Заключение
  8. Литература
  9. Соответствие и дополнительность как историко-научные принципы.
  10. § 2. Развитие научного знания и «прогресс теорий»
  11. 2. Биосоциальная (дуальная) природа человека
  12. III.6. ЧЕТВЕРТАЯ НАУЧНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ ПЕРВЫХ ДЕСЯТИЛЕТИЙ ХХ ВЕКА. ПРОНИКНОВЕНИЕ В ГЛУБЬ МАТЕРИИ. КВАНТОВО-РЕЛЯТИВИСТСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МИРЕ
  13. Тема 4. Бытие и его основные формы. Материя, движение, пространство и время.