Л. И. Пономарев
Под знаком кванта
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ИСПРАВЛЕННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
МОСКВА «НАУКА»
ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ББК 22.314
П56
УДК 530.145(023)
Рецензент
член-корреспондент АН СССР И. И. Гуревич
Пономарев Л. И.
П56 Под знаком кванта.—2-е изд., испр. и доп.— М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989.— 368 с.: ил.
ISBN 5-02-014049-Х
Квантовая физика — самое выдающееся открытие XX века. Практически ни одно глубокое явление природы невозможно понять и объяснить без квантовых идей. Цель книги — познакомить читателя-неспециалиста с основными фактами квантовой физики и историей их открытия. Ярко и образно, достаточно строго, но вполне доступно автор рассказывает об эволюции идей и понятий современной физики. Предыдущее издание (М.: Сов. Россия, 1984) удостоено Диплома первой степени на Всесоюзном конкурсе общества «Знание».
Для старшеклассников; учителей, студентов и всех, кого интересуют основы науки.
1604030000-131
053(02)-89
93-89
ББК 22.314
© Издательство «Советская Россия»,
1984
© Издательство «Наука».
ISBN 5-02-014049-Х
Главная редакция физико-математической литературы, 1989, с изменениями
— Этот мир странно устроен...
— По сравнению с чем?
ОТ АВТОРА
«Настоящее колдовское исчисление»,— писал о квантовой механике Альберт Эйнштейн своему другу Мишелю Бессо в декабре 1925 г.: в то время даже для него новая механика казалась слишком сложной. Сейчас хороший студент-физик знает о квантах больше, чем все великие ученые начала века: квантовая физика стала привычной. Но она йе стала от этого менее удивительной, и каждое новое поколение исследователей отдает ей свою дань восхищения.
Квантовая физика родилась в короткий период между двумя мировыми войнами. С тех пор она изменила жизнь цивилизованных народов больше, чем любое из прежних открытий, но даже образованные люди знают о ней незаслуженно мало. Типичные представления о квантовой физике напоминают отчасти донаучное отношение человека к молнии и грому: он не понимал их природы и потому — боялся. Для многих наука об атомах и квантах навсегда присыпана пеплом атомного взрыва, а «физик-атомщик» — чем-то сродни злому волшебнику. Все это несправедливо и достойно сожаления, ибо такое предвзятое отношение мешает понять главное: квантовая физика — не просто еще одна из бесчисленных ныне наук. Это именно та наука, которая стала основой технотронной эры, привела к пересмотру философии знания, повлияла на политику целых государств. По праву науку о квантах можно сравнить лишь с такими взлетами мысли, как система Коперника, законы Ньютона, учение об электричестве. Все они стали теперь достоянием общечеловеческой культуры, и каждому современнику необходимо иметь о них хотя бы простейшие представления.
Но дело даже не в пользе или необходимости: квантовая физика — это интересно. Интересно — в самом точном смысле этого слова,— и столь же увлекательно. Именно внутренняя логика и красота учения о квантах стали побудительной причиной появления этой книги. Ее основное содержание — эволюция идей и понятий квантовой физики. Я буду считать свою работу не напрасной, если читатель поймет необходимость этого странного мира, почувствует неизбежность его квантовых химер и, наконец, примет их и признает естественными.
«Каждый школьник знаком теперь с истинами, за которые Архимед отдал бы жизнь.»
Эрнест Ренан
«Ощущение тайны — наиболее прекрасное из доступных нам переживаний. Именно это чувство стоит у колыбели истинного искусства и настоящей науки.»
Альберт Эйнштейн
Истоки
ГЛАВА 1
Атомы. Волны. Кванты. Вокруг кванта
ГЛАВА 2
Спектры. Ионы. Лучистая материя. Атомы, электроны, волны.
Вокруг кванта
ГЛ АВ а з
Планетарный атом. Спектральные серии. Фотоны. Победа атомистики. Вокруг кванта
ГЛАВА 4
До Бора. Атом Бора. После Бора. Формальная модель атома. Вокруг кванта