Жозе Фаус - Наука. Величайшие теории: выпуск 3: Гейзенберг. Принцип неопределенности. Существует ли мир, если на него никто не смотрит?
У Зоммерфельда я выучился физике и оптимизму, у Макса Борна – математике, а Нильс Бор раскрыл передо мной глубинный философский смысл научных проблем.
Гейзенберг о том, чему он научился у современниковГейзенберг обучался в трех важнейших центрах теоретической атомной физики у трех мировых лидеров в этой области. Он всякий раз оказывался в нужное время и в нужном месте, чтобы погрузиться в решение фундаментальных физических задач, давших начало новой теории. Его важнейшим вкладом в физику была матричная формулировка квантовой механики.
Все началось с блестящей догадки, которая была подтверждена на простых примерах, а затем, совместно с Борном и Йорданом, Гейзенберг разработал четкую и подробную формулировку. Большинство его последующих открытий стали результатом применения квантовой механики при решении конкретных задач. Наиболее известное его достижение – знаменитые неравенства, которые определяют границы применимости классических понятий «частица» и «волна».
Гейзенберг решил головоломку о линиях спектра парагелия и ортогелия, предсказал существование аналогичных форм для молекулы водорода, что было позднее подтверждено экспериментально, разработал квантовую теорию магнетизма железа и похожих металлов, заложил основы для описания структуры атомных ядер, рассмотрев протоны и нейтроны как два квантовых состояния одной частицы – нуклона. Все эти результаты были получены с помощью обменного оператора, который возникает при описании взаимодействия частиц по законам квантовой физики, а в классической физике не используется. Гейзенберг также сделал огромный вклад в классическую физику, проведя исследования турбулентности. Хотя ему не удалось создать квантовую теорию поля, его первые работы в этом направлении помогли заложить основы будущей теории.
Ученый обладал особой интуицией, позволявшей проникать в суть проблем и смотреть на них под неожиданным углом. Почти все его гипотезы содержат важные идеи, которые дали начало новым исследованиям. Имя Гейзенберга упоминается в учебниках по квантовой механике, атомной физике, молекулярной физике, физике конденсированного состояния, ядерной физике, квантовой теории поля, физике элементарных частиц, гидродинамике и многим другим дисциплинам. Нет никаких сомнений в том, что за все эти открытия Вернера Гейзенберга можно назвать гениальным ученым.
Список рекомендуемой литературы
Bohr, N., La teoria atomica у la description de la naturaleza, Madrid, Alianza Universidad, 1988.
Fernandez-Ranada, A., Ciencia, incertidumbreу conciencia. Heisenberg, Madrid, Nivola, 2004.
Frayn, М., Copenhague, Madrid, Centro Cultural de la Villa de Madrid, 2003.
Frisch, O., De la fision del atomo a la bomba de hidrogeno, Madrid, Alianza Editorial, 1982.
Heisenberg, W., Dialogos sobre la fisica atomica, Madrid, ВАС, 1972. -: La imagen de la naturaleza en la fisica, Barcelona, Seix-Barral, 1967.
Lapiedra, R., Las carencias de la realidad, Barcelona, Tusquets, 2008.
Sanchez Ron, J.M., Historia de la fisica cuantica, Barcelona, Critica, 2001.
Указатель
абсолютно черное тело 9, 26-28
атомный спектр 21, 22-23, 24,33, 41,48,52,57,70,88
Бальмер, Иоганн 24, 25
БКС, модель 71
Бор, Нильс 7,11,13, 33,48-63, 70-73, 79,82, 87,92, 93,97, 98, 100-106,113,116,120,126, 135,136,144-147,161,168,169
Бора, модель 48,50,51,52-56, 60
Борн, Макс 13, 58-65, 69, 70-72, 76-79,82-86,97,105,123-126, 169
Вайцзеккер, Карл Фридрих фон 92,111,123,126,139,140,144, 146-151,160
Вин, Вильгельм 46, 48, 63-65, 84
водорода атом 24, 50,51,53, 60, 63, 73, 79,80,81,84,115,116,118
водорода молекула 60, 91,116,169
волновая функция 81, 84, 86, 88, 89,90,91,103,108,114,124
волновой пакет 84,94
гелия атом 63, 88, 90,91,114,116
де Бройль, Луи 31, 80,98
де Бройля формула 31,98
деление ядра 131,133,134,136, 139,141,143,146,148,152
Дирак, Поль 83,118,120,126,161
Зоммерфельд, Арнольд 45
изотопический спин 117
импульс 31,50, 55,56,71, 77,87, 88,95-101,104,108,120, 145
Йордан, Паскуаль 13,77, 79,82, 83,97,118,123,126,169
квантовая электродинамика 118, 120,163
квантовое число главное 50, 51, 53
квантовое число магнитное 54
квантовые вероятности 83,86, 103,108,122
Кирхгоф, Густав 23, 26, 29
координата 74, 76,77,86,93,96, 97.98.100.101.104.108
копенгагенская интерпретация 49, 102,103,105
корпускулярно-волновой дуализм 30.31.80.97.98.100.104.108
космические лучи 119,120,121
Лауэ, Макс фон 123,125,128,146, 148,149,151,160
Ленард, Филипп фон 28,123,127, 128
Лос-Аламос 49,152,154
матрица 77,78, 79,82,97
рассеяния 145
Мейтнер, Лиза 134-136
механика волновая 80, 82, 84, 93,128
механика матричная 79, 82, 84,93, 123, 128
микроскоп 65,97,98,99,100
Гейзенберга 98
модель каркаса атома 53, 56, 58, 62, 70, 86, 87
недетерминированность 106-108
неопределенность 67, 93, 94,97, 98,104, 106,108
неточность 100,106-108
нуклон 117,118,121,135,169
Общество кайзера Вильгельма 158
Общество Макса Планка 29,158
ортогелий 88,91,114,169
парагелий 88, 91, 114,169
Паули, Вольфганг 38, 45, 47, 56, 60,62,63,73,81,82,85-87, 89-91,105,113,114,116,118, 119,164
Планк, Макс 8,13, 26-29, 31, 33, 43,48,50,51,53,56, 77,81, 95-97,108,123-125,128,134, 146,158,159,168
постоянная тонкой структуры 51,53
Резерфорд, Эрнест 32,92, 115,116
спектральные термы 54, 88
спин 56, 57, 86-92,114,117,118, 147
тонкая структура 50-52 уран 117, 134-139, 142, 143, 146
«Урановый проект» 138-144
ферромагнетизм 109,112
Фриш, Отто 135, 136
Фурье, ряд 74 ЦЕРН 13,159
частицы и волны 30
Шрёдингер, Эрвин 73, 80-84, 86, 92,123,126,128
Шрёдингера уравнение 82
Штарк, Йоханнес 58,123-125, 127-129
Эйнштейн, Альберт 8,9, 28-31, 34,39,40,45,49,57,61,62,71, 79, 82,104,122,125,127-130, 141,162
эффект Зеемана 53, 54, 56, 57, 64, 87
эффект Штарка 58
ядро атома 48, 56, 87, 89,115
В течение многих лет Вернер Гейзенберг считался одним из самых демонических представителей западной науки. И это неудивительно, ведь именно он стоял во главе нацистской ядерной программы, к счастью, безуспешной. И все же сотрудничество ученого с преступным режимом не заслонило его огромный вклад в науку. В 1925 году Гейзенберг обобщил беспорядочное на первый взгляд скопление наблюдений в сфере квантовой физики за предыдущие десятилетия, а через два года вывел свой знаменитый принцип неопределенности. Ученый заявил, что наблюдатель влияет на созерцаемую им реальность. Этот принцип и выводы, из него следующие, заставили недоумевать многих ученых, в том числе и Эйнштейна, который, протестуя, писал: «Мне хотелось бы думать, что Луна существует, даже если я на нее не смотрю».
