Өнөөгийн бидний эргэн тойрон дахь ертөнц зуун жилийн өмнө нийгэмд танил болсон бүх зүйлээс технологийн хувьд эрс ялгаатай. Энэ бүхэн зөвхөн 20-р зууны эхэн үед судлаачид саад бэрхшээлийг даван туулж, эцэст нь ойлгосон: хамгийн бага хэмжээний аливаа элемент тасралтгүй үйлчилдэггүй. Мөн энэ өвөрмөц эрин үеийг авъяаслаг эрдэмтэн Макс Планк өөрийн таамаглалаар нээжээ.
Зураг 1. Планкийн квант таамаглал. Author24 - оюутны бүтээлийн онлайн солилцоо
Дараах физикчдийг энэ физикчийн нэрээр нэрлэсэн.
- физикийн онолуудын нэг
- Герман дахь шинжлэх ухааны нийгэмлэг,
- квант тэгшитгэл,
- астероид,
- саран дээрх тогоо,
- орчин үеийн сансрын дуран.
Планкийн дүрсийг мөнгөн дэвсгэрт дээр хэвлэж, зоос дээр товойлгон зуржээ. Ийм гарамгай хүн амьдралынхаа туршид өөрийн таамаглалаараа нийгмийг байлдан дагуулж, олны танил эрдэмтэн болж чадсан юм.
Макс Планк 19-р зууны дундуур жирийн Германы ядуу гэр бүлд төржээ. Түүний өвөг дээдэс сүмийн сайд нар, сайн хуульчид байсан. Физикч нэлээд сайн дээд боловсрол эзэмшсэн ч бусад судлаачид түүнийг "өөрөө сургасан" гэж хошигнон нэрлэжээ. Тэрээр номноос мэдээлэл авснаар гол мэдлэгийг олж авсан.
Планкийн онолыг бий болгох
Планкийн таамаглал нь түүний анх онолын үүднээс гаргаж авсан үзэл баримтлалаас үүдэлтэй юм. Шинжлэх ухааны бүтээлүүддээ тэрээр "шинжлэх ухаан хамгийн чухал" гэсэн зарчмыг тайлбарлахыг хичээсэн бөгөөд Дэлхийн нэгдүгээр дайны үед эрдэмтэн Герман дахь жижиг орнуудын гадаадын хамт олонтой чухал харилцаа холбоогоо таслаагүй. Нацистуудын гэнэтийн ирэлт нь Планкийг шинжлэх ухааны томоохон бүлгийн толгойлогчийн албан тушаалд олж авсан бөгөөд судлаач хамтран ажиллагсдаа хамгаалахыг эрэлхийлж, ажилчдаа гадаадад гарч, дэглэмээс зугтахад тусалсан.
Тиймээс Планкийн квант онол нь түүнд хүндэтгэлтэй хандсан цорын ганц зүйл биш юм. Эрдэмтэн Гитлерийн үйлдлийн талаар хэзээ ч үзэл бодлоо илэрхийлээгүй бөгөөд тэрээр зөвхөн өөртөө төдийгүй түүний тусламж хэрэгтэй хүмүүст ч хор хөнөөл учруулж болзошгүйг ойлгосон гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Харамсалтай нь шинжлэх ухааны ертөнцийн олон төлөөлөгчид Планкийн энэ байр суурийг хүлээн зөвшөөрөөгүй бөгөөд түүнтэй захидал харилцаагаа бүрмөсөн зогсоосон. Тэрээр таван хүүхэдтэй байсан бөгөөд хамгийн бага нь л эцгээсээ илүү насалж чадсан юм. Үүний зэрэгцээ, орчин үеийн хүмүүс зөвхөн гэртээ физикч өөрөө - чин сэтгэлтэй, шударга хүн байсан гэдгийг онцлон тэмдэглэв.
Эрдэмтэн залуу наснаасаа эхлэн термодинамикийн зарчмуудыг судлах ажилд оролцож, аливаа физик үйл явц нь зөвхөн эмх замбараагүй байдал нэмэгдэж, масс эсвэл массын бууралтаар явагддаг гэж үздэг.
Тайлбар 1
Планк бол термодинамик системийн тодорхойлолтыг (зөвхөн энэ үзэл баримтлалд л ажиглагдаж болох энтропийн хувьд) зөв томъёолсон анхны хүн юм.
Хожим нь энэхүү шинжлэх ухааны ажил нь алдарт Планкийн таамаглалыг бий болгоход хүргэсэн юм. Тэрээр мөн физик, математикийг салгаж, математикийн цогц хэсгийг боловсруулж чадсан. Авьяаслаг физикчээс өмнө бүх байгалийн шинжлэх ухаан холимог үндэстэй байсан бөгөөд туршилтыг анхан шатны түвшинд хувь хүмүүс лабораторид хийдэг байв.
Квантын таамаглал
Планк цахилгаан болон соронзон долгионы энтропийг осцилляторын хувьд судалж, шинжлэх ухааны нотолгоонд тулгуурлан олон нийтэд болон бусад эрдэмтдэд хожим түүнийг бүтээгчийн нэрээр нэрлэх бүх нийтийн томьёог танилцуулсан.
Шинэ тэгшитгэл нь:
- долгионы урт;
- цахилгаан соронзон орны энерги ба ханалт;
- бүрэн хар бодист зориулагдсан гэрлийн цацрагийн температур.
Энэхүү томьёог албан ёсоор танилцуулсны дараа Рубенсийн удирдлаган дор Планкийн хамт олон энэхүү онолыг шинжлэх ухааны үндэслэлтэй батлахын тулд хэдэн өдрийн турш туршилт хийжээ. Үүний үр дүнд энэ нь туйлын зөв болсон боловч энэ тэгшитгэлээс үүссэн таамаглалыг онолын хувьд нотлохын тулд математикийн бэрхшээлээс зайлсхийхийн тулд эрдэмтэн цахилгаан соронзон энерги ялгардаггүй, харин тусдаа хэсгүүдэд ялгардаг гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх шаардлагатай болсон. урьд нь бодож байсанчлан тасралтгүй урсгал. Энэ арга нь хатуу биетийн талаарх одоо байгаа бүх санааг устгасан. Планкийн квант онол физикт жинхэнэ хувьсгал хийсэн.
Судлаач анхандаа нээлтийнхээ ач холбогдлыг ойлгоогүй гэж орчин үеийнхэн үзэж байна. Хэсэг хугацааны турш түүний танилцуулсан таамаглалыг зөвхөн тооцоолох математикийн томъёоны тоог багасгахад тохиромжтой шийдэл болгон ашигласан. Үүний зэрэгцээ, Планк хамтран ажиллагсдынхаа нэгэн адил Максвеллийн тэгшитгэлийг ажилдаа тасралтгүй ашигласан.
Судлаачдыг төөрөлдүүлсэн цорын ганц зүйл бол тогтмол $h $ байсан бөгөөд энэ нь физик утгыг олж авч чадахгүй байв. Зөвхөн дараа нь Пол Эренфест, Альберт Эйнштейн нар цацраг идэвхт байдлын шинэ үзэгдлүүдийг сайтар судалж, оптик спектрийн математик үндэслэлийг судалснаар Планкийн онолын ач холбогдлыг бүрэн ойлгож чадсан юм. Эрчим хүчийг тоолох томъёог анх зарласан шинжлэх ухааны тайлан нь шинэ физикийн эрин үеийг нээсэн нь мэдэгдэж байна.
Планкийн онолын хэрэглээ
Тайлбар 2
Планкийн хуулийн ачаар олон нийт маш өндөр температуртай хүчтэй дэлбэрэлтийн үр дүнд орчлон ертөнц тэлж, үүссэнийг тайлбарладаг Big Bang таамаглалыг дэмжсэн хүчтэй аргументыг хүлээн авсан.
Манай орчлон ертөнц үүсэх эхний үе шатанд тодорхой цацрагаар бүрэн дүүрэн байсан бөгөөд түүний спектрийн шинж чанар нь хар биетийн цацрагтай давхцах ёстой гэж үздэг.
Тэр цагаас хойш дэлхий зөвхөн тэлж, дараа нь одоогийн температур хүртэл хөргөсөн. Өөрөөр хэлбэл, орчлонд одоо тархаж буй цацраг нь тодорхой температуртай хар бодисын альфа цацрагтай найрлагатай төстэй байх ёстой. 1965 онд Вилсон 7.35 см-ийн соронзон долгионы урттай энэхүү цацрагийг нээсэн бөгөөд энэ нь манай гариг дээр бүх чиглэлд ижил энергитэй байнга унадаг. Удалгүй энэ үзэгдлийг Их тэсрэлтийн дараа үүссэн хар биет л ялгаруулж чадах нь тодорхой болов. Эцсийн хэмжилтийн үзүүлэлтүүд нь өнөөдрийн энэ бодисын температур 2.7 К байгааг харуулж байна.
Дулааны болон цахилгаан соронзон цацрагийн онолыг ашиглах нь цөмийн дэлбэрэлт ("атомын өвөл" гэж нэрлэгддэг) дагалдаж болох үйл явцыг тайлбарлаж чадна. Хүчтэй дэлбэрэлт нь тортог, тоосны асар их массыг агаарын дээд давхаргад өргөх болно. Хар биетэй хамгийн ойр байдаг тул тортог нь нарны бараг бүх цацрагийг бүрэн шингээж, дээд хязгаар хүртэл халааж, улмаар хоёр чиглэлд цацраг ялгаруулдаг.
Үүний үр дүнд нарнаас ирж буй цацрагийн зөвхөн тал нь дэлхий рүү унадаг тул хоёр дахь хагас нь гаригийн эсрэг чиглэлд чиглэнэ. Эрдэмтдийн тооцоолсноор дэлхийн дундаж температур 50 К-аар буурна (энэ нь усны хөлдөх цэгээс доогуур температур юм).
М.Планк дулааны цацрагийн үед энерги ялгарч, тасралтгүй биш, харин тусдаа квантуудад (хэсэг) шингэдэг гэсэн таамаглал дэвшүүлэв.
Спектрийн оптик мужид хамаарах цахилгаан соронзон цацрагийн квантыг фотон гэж нэрлэдэг. Фотоны үлдсэн масс нь тэг байна. Фотон нь зөвхөн гэрлийн хурдаар тархаж оршдог. Хэрэв та түүнийг ямар нэгэн байдлаар зогсоовол тэр алга болно. Гэхдээ хангалттай энергитэй фотон нь тайван масстай бөөмсийг үүсгэж чаддаг, жишээлбэл, электрон-позитрон хос (позитрон бол эерэг цэнэгтэй электрон).
Фотоны гинжийг мөрдье - хөдөлж байна - масс байна - энэ нь зогссон - масс байхгүй, үл мэдэгдэх чиглэлд алга болсон - массгүй, масстай хүүхдүүдийг төрүүлсэн. Та уншиж, ийм зүйл хэрхэн агуу шинжлэх ухааны зэрэглэлд хүрч, зуун жилийн турш оршин тогтнож байсан бол гэж гайхаж байна уу? “...Фотоэлектрик эффектийн мөн чанарт фотонуудын янз бүрийн энерги нөлөөлдөг...” Өөр өөр энергитэй фотонууд Гэрлийн хурдад хүрч чадахгүй, өөрөөр хэлбэл дээрх мэдэгдлийн гэрэлд оршин тогтнох боломжгүй.
Гэрэл бол өөрийн соронзон оронтой нейтроны олс гэдгийг бид аль хэдийн мэддэг болсон. Гэрэл өөр өөр хурдтай байдаг. Дарангуйлагдсан төлөвт байгаа нейтрон нь дулаан зөөгч юм. Зараагийн бүтэц дэх нейтрон нь химийн элементийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Гэрлийн хурд нь материалын өнгө, орчин гэх мэтийг тодорхойлдог. Одоо гол зүйлийг санацгаая - энэ нь нэг чиглэлд чиглэсэн пентадын нейтроны (цөмийн) хүчээр Гэрэл хурдасдаг. Энэ нь зөвхөн соронзон оронтой олс үүсгэх замаар л боломжтой юм. Олс үүсгэхийн тулд та өндөр нягтралтай газраас бага нягтралтай газар руу нейтроны урсгалтай байх хэрэгтэй - энэ нь ихэвчлэн хүрээлэн буй орчин юм.
Халууг халаах замаар хатуу биетүүдийн цацраг туяа гэдэг нь биеийн талст торны зараа хэсэгчлэн устгасны үр дүнд олж авсан нейтроноос гэрлийн олс үүсэх бөгөөд сүүлчийнх нь зөөвөрлөгчийн өндөр нягтралтай бүсээс бага руу чиглэсэн урсгал юм. нейтрон (цөмийн) хурдасгах механизмыг оруулснаар. Хурдасгах механизмын хүчийг нейтронуудын эргэлтээр тодорхойлно. Температур өндөр байх тусам нейтроны эргэлт их байх тусам гэрлийн хурд ихсэх ба тухайн биеийн өнгө нь улаанаас ягаан руу шилждэг. Халаалтын үр дүнд Гэрэл ялгаруулдаг спираль болон бусад биетүүд болор торыг устгаснаар төлдөг. Нейтрино дээр суурилсан ямар ч цахилгаан соронзон цацраг нь нейтрон дээр суурилсан харагдахуйц гэрэл болж хувирдаггүй.
Квантын оптик үзэгдлийн талаархи бүх онолууд нь хувилбараас өөр зүйл биш болсон. .
Тооцоололдоо Планк байгалийн бүх боломжит давтамжтай гармоник осциллятор (цахилгаан диполь) хэлбэрийн цацрагийн системийн (хөндий хана) хамгийн энгийн загварыг сонгосон. Энд Планк Рэйлийг дагаж явав. Гэхдээ Планк осцилляторын энергийг температуртай нь биш, харин энтропитэй нь холбох санааг гаргаж ирэв. Үүссэн илэрхийлэл нь туршилтын өгөгдлийг сайн дүрсэлсэн нь тодорхой болсон (1900 оны 10-р сар). Гэсэн хэдий ч Планк Больцманы онцолсон энтропийн магадлалын утгыг илүү гүнзгий ойлгосны дараа л 1900 оны 12-р сард өөрийн томьёогоо баталж чадсан юм. .
Термодинамик магадлал нь тухайн төлөвт бүхэлд нь нийцэх боломжтой микроскопийн хослолуудын тоо юм.
Энэ тохиолдолд энэ нь осцилляторуудын хооронд энерги хуваарилах боломжит аргуудын тоо юм. Гэсэн хэдий ч эрчим хүч нь ямар ч тасралтгүй утгыг авдаггүй, харин зөвхөн зарим нэгж энергийн үржвэрийн салангид утгуудыг авдаг бол ийм тоолох процесс боломжтой. Энэ чичиргээний энерги нь давтамжтай пропорциональ байх ёстой.
Тиймээс осцилляторын энерги нь түүний давтамжтай пропорциональ энергийн зарим нэгжийн бүхэл үржвэр байх ёстой.
Энд n = 1, 2, 3…
Планкийн дүгнэлт болон Рэйли болон бусад хүмүүсийн дүгнэлтийн үндсэн ялгаа нь "Осцилляторуудын хооронд энергийн жигд хуваарилалтын тухай асуудал байж болохгүй."
Планкийн томъёоны эцсийн хэлбэр:
rv,t=(2Пv2/c2)*(hv/ehv/kt-1 (2)
Ийнхүү Планкийн томьёо нь хар биетийн цацрагийн хуулиудыг бүрэн тайлбарлав. Иймээс энергийн квантуудын таамаглал туршилтаар батлагдсан боловч Планк өөрөө энергийн квантчлалын таамаглалд тийм ч таатай ханддаггүй байв. Дараа нь яагаад долгионыг хэсэг хэсгээр нь гаргах ёстой нь тодорхойгүй байв.
Бүх давтамж, температурын хүрээнд хар биеийн цацраг туяа. Энэ томъёоны онолын гарал үүслийг 1900 оны 12-р сарын 14-нд Германы Физикийн нийгэмлэгийн хурал дээр М.Планк танилцуулсан. Энэ өдөр квант физикийн төрсөн өдөр болжээ.
Планкийн томъёоноос h, k, c бүх нийтийн тогтмолуудыг мэдэж байгаа тул Стефан-Больцманы тогтмол y ба Виен b тогтмолыг тооцоолж болно. Нөгөөтэйгүүр, yb-ийн туршилтын утгуудыг мэдсэнээр h ба k-ийг тооцоолж болно (Планкийн тогтмолын тоон утгыг анх ингэж олсон).
Тиймээс Планкийн томьёо нь туршилтын өгөгдөлтэй тохирч зогсохгүй дулааны цацрагийн тодорхой хуулиудыг агуулдаг. Тиймээс Планкийн томьёо нь Кирхгофын тавьсан дулааны цацрагийн үндсэн асуудлын бүрэн шийдэл юм. Үүний шийдэл нь Планкийн хувьсгалт квант таамаглалын ачаар л боломжтой болсон. . Кеплерийн үргэлжлэл Планк
Өнөөгийн бидний эргэн тойрон дахь ертөнц зуун жилийн өмнө нийгэмд танил болсон бүх зүйлээс технологийн хувьд эрс ялгаатай. Энэ бүхэн зөвхөн 20-р зууны эхэн үед судлаачид саад бэрхшээлийг даван туулж, эцэст нь ойлгосон: хамгийн бага хэмжээний аливаа элемент тасралтгүй үйлчилдэггүй. Мөн энэ өвөрмөц эрин үеийг авъяаслаг эрдэмтэн Макс Планк өөрийн таамаглалаар нээжээ.
Зураг 1. Планкийн квант таамаглал. Author24 - оюутны бүтээлийн онлайн солилцоо
Дараах физикчдийг энэ физикчийн нэрээр нэрлэсэн.
- физикийн онолуудын нэг
- Герман дахь шинжлэх ухааны нийгэмлэг,
- квант тэгшитгэл,
- астероид,
- саран дээрх тогоо,
- орчин үеийн сансрын дуран.
Планкийн дүрсийг мөнгөн дэвсгэрт дээр хэвлэж, зоос дээр товойлгон зуржээ. Ийм гарамгай хүн амьдралынхаа туршид өөрийн таамаглалаараа нийгмийг байлдан дагуулж, олны танил эрдэмтэн болж чадсан юм.
Макс Планк 19-р зууны дундуур жирийн Германы ядуу гэр бүлд төржээ. Түүний өвөг дээдэс сүмийн сайд нар, сайн хуульчид байсан. Физикч нэлээд сайн дээд боловсрол эзэмшсэн ч бусад судлаачид түүнийг "өөрөө сургасан" гэж хошигнон нэрлэжээ. Тэрээр номноос мэдээлэл авснаар гол мэдлэгийг олж авсан.
Планкийн онолыг бий болгох
Планкийн таамаглал нь түүний анх онолын үүднээс гаргаж авсан үзэл баримтлалаас үүдэлтэй юм. Шинжлэх ухааны бүтээлүүддээ тэрээр "шинжлэх ухаан хамгийн чухал" гэсэн зарчмыг тайлбарлахыг хичээсэн бөгөөд Дэлхийн нэгдүгээр дайны үед эрдэмтэн Герман дахь жижиг орнуудын гадаадын хамт олонтой чухал харилцаа холбоогоо таслаагүй. Нацистуудын гэнэтийн ирэлт нь Планкийг шинжлэх ухааны томоохон бүлгийн толгойлогчийн албан тушаалд олж авсан бөгөөд судлаач хамтран ажиллагсдаа хамгаалахыг эрэлхийлж, ажилчдаа гадаадад гарч, дэглэмээс зугтахад тусалсан.
Тиймээс Планкийн квант онол нь түүнд хүндэтгэлтэй хандсан цорын ганц зүйл биш юм. Эрдэмтэн Гитлерийн үйлдлийн талаар хэзээ ч үзэл бодлоо илэрхийлээгүй бөгөөд тэрээр зөвхөн өөртөө төдийгүй түүний тусламж хэрэгтэй хүмүүст ч хор хөнөөл учруулж болзошгүйг ойлгосон гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Харамсалтай нь шинжлэх ухааны ертөнцийн олон төлөөлөгчид Планкийн энэ байр суурийг хүлээн зөвшөөрөөгүй бөгөөд түүнтэй захидал харилцаагаа бүрмөсөн зогсоосон. Тэрээр таван хүүхэдтэй байсан бөгөөд хамгийн бага нь л эцгээсээ илүү насалж чадсан юм. Үүний зэрэгцээ, орчин үеийн хүмүүс зөвхөн гэртээ физикч өөрөө - чин сэтгэлтэй, шударга хүн байсан гэдгийг онцлон тэмдэглэв.
Эрдэмтэн залуу наснаасаа эхлэн термодинамикийн зарчмуудыг судлах ажилд оролцож, аливаа физик үйл явц нь зөвхөн эмх замбараагүй байдал нэмэгдэж, масс эсвэл массын бууралтаар явагддаг гэж үздэг.
Тайлбар 1
Планк бол термодинамик системийн тодорхойлолтыг (зөвхөн энэ үзэл баримтлалд л ажиглагдаж болох энтропийн хувьд) зөв томъёолсон анхны хүн юм.
Хожим нь энэхүү шинжлэх ухааны ажил нь алдарт Планкийн таамаглалыг бий болгоход хүргэсэн юм. Тэрээр мөн физик, математикийг салгаж, математикийн цогц хэсгийг боловсруулж чадсан. Авьяаслаг физикчээс өмнө бүх байгалийн шинжлэх ухаан холимог үндэстэй байсан бөгөөд туршилтыг анхан шатны түвшинд хувь хүмүүс лабораторид хийдэг байв.
Квантын таамаглал
Планк цахилгаан болон соронзон долгионы энтропийг осцилляторын хувьд судалж, шинжлэх ухааны нотолгоонд тулгуурлан олон нийтэд болон бусад эрдэмтдэд хожим түүнийг бүтээгчийн нэрээр нэрлэх бүх нийтийн томьёог танилцуулсан.
Шинэ тэгшитгэл нь:
- долгионы урт;
- цахилгаан соронзон орны энерги ба ханалт;
- бүрэн хар бодист зориулагдсан гэрлийн цацрагийн температур.
Энэхүү томьёог албан ёсоор танилцуулсны дараа Рубенсийн удирдлаган дор Планкийн хамт олон энэхүү онолыг шинжлэх ухааны үндэслэлтэй батлахын тулд хэдэн өдрийн турш туршилт хийжээ. Үүний үр дүнд энэ нь туйлын зөв болсон боловч энэ тэгшитгэлээс үүссэн таамаглалыг онолын хувьд нотлохын тулд математикийн бэрхшээлээс зайлсхийхийн тулд эрдэмтэн цахилгаан соронзон энерги ялгардаггүй, харин тусдаа хэсгүүдэд ялгардаг гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх шаардлагатай болсон. урьд нь бодож байсанчлан тасралтгүй урсгал. Энэ арга нь хатуу биетийн талаарх одоо байгаа бүх санааг устгасан. Планкийн квант онол физикт жинхэнэ хувьсгал хийсэн.
Судлаач анхандаа нээлтийнхээ ач холбогдлыг ойлгоогүй гэж орчин үеийнхэн үзэж байна. Хэсэг хугацааны турш түүний танилцуулсан таамаглалыг зөвхөн тооцоолох математикийн томъёоны тоог багасгахад тохиромжтой шийдэл болгон ашигласан. Үүний зэрэгцээ, Планк хамтран ажиллагсдынхаа нэгэн адил Максвеллийн тэгшитгэлийг ажилдаа тасралтгүй ашигласан.
Судлаачдыг төөрөлдүүлсэн цорын ганц зүйл бол тогтмол $h $ байсан бөгөөд энэ нь физик утгыг олж авч чадахгүй байв. Зөвхөн дараа нь Пол Эренфест, Альберт Эйнштейн нар цацраг идэвхт байдлын шинэ үзэгдлүүдийг сайтар судалж, оптик спектрийн математик үндэслэлийг судалснаар Планкийн онолын ач холбогдлыг бүрэн ойлгож чадсан юм. Эрчим хүчийг тоолох томъёог анх зарласан шинжлэх ухааны тайлан нь шинэ физикийн эрин үеийг нээсэн нь мэдэгдэж байна.
Планкийн онолын хэрэглээ
Тайлбар 2
Планкийн хуулийн ачаар олон нийт маш өндөр температуртай хүчтэй дэлбэрэлтийн үр дүнд орчлон ертөнц тэлж, үүссэнийг тайлбарладаг Big Bang таамаглалыг дэмжсэн хүчтэй аргументыг хүлээн авсан.
Манай орчлон ертөнц үүсэх эхний үе шатанд тодорхой цацрагаар бүрэн дүүрэн байсан бөгөөд түүний спектрийн шинж чанар нь хар биетийн цацрагтай давхцах ёстой гэж үздэг.
Тэр цагаас хойш дэлхий зөвхөн тэлж, дараа нь одоогийн температур хүртэл хөргөсөн. Өөрөөр хэлбэл, орчлонд одоо тархаж буй цацраг нь тодорхой температуртай хар бодисын альфа цацрагтай найрлагатай төстэй байх ёстой. 1965 онд Вилсон 7.35 см-ийн соронзон долгионы урттай энэхүү цацрагийг нээсэн бөгөөд энэ нь манай гариг дээр бүх чиглэлд ижил энергитэй байнга унадаг. Удалгүй энэ үзэгдлийг Их тэсрэлтийн дараа үүссэн хар биет л ялгаруулж чадах нь тодорхой болов. Эцсийн хэмжилтийн үзүүлэлтүүд нь өнөөдрийн энэ бодисын температур 2.7 К байгааг харуулж байна.
Дулааны болон цахилгаан соронзон цацрагийн онолыг ашиглах нь цөмийн дэлбэрэлт ("атомын өвөл" гэж нэрлэгддэг) дагалдаж болох үйл явцыг тайлбарлаж чадна. Хүчтэй дэлбэрэлт нь тортог, тоосны асар их массыг агаарын дээд давхаргад өргөх болно. Хар биетэй хамгийн ойр байдаг тул тортог нь нарны бараг бүх цацрагийг бүрэн шингээж, дээд хязгаар хүртэл халааж, улмаар хоёр чиглэлд цацраг ялгаруулдаг.
Үүний үр дүнд нарнаас ирж буй цацрагийн зөвхөн тал нь дэлхий рүү унадаг тул хоёр дахь хагас нь гаригийн эсрэг чиглэлд чиглэнэ. Эрдэмтдийн тооцоолсноор дэлхийн дундаж температур 50 К-аар буурна (энэ нь усны хөлдөх цэгээс доогуур температур юм).
Планкийн таамаглалын мөн чанар нь атом ба молекулуудын цахилгаан соронзон энерги ялгарах, шингээх нь урьд өмнө бодож байсанчлан тасралтгүй явагддаггүй, харин дараа нь Планкийн санал болгосноор тасалдалтай, салангид, өөрөөр хэлбэл "хэсэг" буюу "квантууд" юм. үүнийг дуудах. (Герман хэлнээс Quantum - тоо хэмжээ, масс.). Квантын энерги, тэдгээрийн жин ба хэмжээг хэмжиж болно гэж Планк үзэж байна.
"Хүнд нөхцөл байдлаас гарахын тулд..." гэж Луис де Бройль бичжээ. "Макс Планк 1900 онд баатарлаг арга хэрэглэсэн: тэрээр "хар цацрагийн" онолд сонгодог физикт үл мэдэгдэх цоо шинэ элемент болох "квант"-ыг нэвтрүүлсэн. үйл ажиллагааны", өөрөөр хэлбэл байнгын, одоо түүний нэрийг авч байна. Тэнцвэрийн байрлалд ойр давтамжтай гармоник чичиргээг гүйцэтгэх чадвартай электронууд материд байдаг гэж Планк эдгээр электронууд нь зөвхөн "тэй тэнцүү хязгаарлагдмал хэмжигдэхүүн хэлбэрээр эрчим хүчийг өгч эсвэл авч чаддаг гэдгийг хүлээн зөвшөөрдөг. Түүний бодлын үр дүн (эсвэл , гэж даруухан дуудахдаа "Планк Хельмгольцын хүрээлэнгийн Германы физикийн нийгэмлэгийн хурал дээр өөрийн урьдчилсан таамаглалыг цөөн хүмүүст танилцуулав.
Планк дөчин гурав дахь жилдээ байлаа. Туранхай, халзан, залуухан идэвхтэй, эрч хүчтэй тэрээр индэр дээрээс цацрагийн шинэ томъёоны талаар сэтгэл хөдөлж, урам зоригтойгоор илтгэв. Гэсэн хэдий ч Планк өөрөө ч, тэр байтугай түүний сонсогчид ч болж буй зүйлийн ач холбогдлыг, эс тэгвээс асар их зүйлийг ойлгосонгүй. Хожим нь есөн богино хуудсанд багтах тайланг "Хэвийн спектрийн энергийн тархалтын хуулийн онолын зүг" гэж нэрлэсэн. Спектроскопитой холбоотой цөөн тооны хүмүүс нэлээд явцуу асуудлыг хэлэлцэж байх шиг санагдсан. Планк дээр гарч ирсэн гайхалтай санаа нь зүгээр л нэг онолыг боловсронгуй болгох боломжийг олгосон "овсгоотой вольт" мэт санагдсан боловч сонирхолтой боловч маш өвөрмөц үзэгдэл юм. Ингээд л болоо.
Үүний зэрэгцээ байгалийн шинжлэх ухааны цоо шинэ салбар - квант физик үүсч байв. Ийнхүү 19-р зууны сүүлийн өдрүүд Петербургийн нэрт профессор О.Д.Хволсон хожим гашуудаж байсанчлан огт байгаагүй “хачирхалтай, ойлгомжгүй таамаглал” гарч ирснээр шинэ физикийн түүхийн эхний өдрүүд болов. хуучин физикт.
Галилео, Ньютон нарын эхлүүлж, Максвелл, Гельмгольц нарын гүйцэтгэсэн ертөнцийн физик дүр зураг нь эртний хүмүүсийн байр суурьтай тохирч байв: байгаль нь үсрэлт хийдэггүй (natura non facit saltus). Энэхүү физик зураг дээр бүх зүйл үйл явцын тасралтгүй байдлын үзэл баримтлал дээр суурилдаг. Квантын таамаглал - тасалдал гэсэн санаа нь биднийг аливаа зүйлийн мөн чанарыг өөрөөр харахыг албадсан: байгаль үсрэлт хийдэг. Планк нэмж хэлэв: "... тэр ч байтугай маш хачирхалтай ...". (Хэрэв бид гэрлийн тухай ярих юм бол түүний цацраг нь тасралтгүй урсах урсгалтай адилгүй, харин тасалдсан цуврал дусалтай адил юм.)
Дүгнэлтээ танилцуулахдаа Планк үүнийг туршиж үзэхийг санал болгов. Илтгэлд оролцсон авъяаслаг физикч Генрих Рубенс тэр шөнөдөө спектрийн хэмжилтийнхээ өгөгдлөөр томьёог шалгаж, өглөө нь Планкийг олж, давхцал үнэхээр гайхалтай байсанд баярлав. Ерөнхийдөө Планкийн томъёо нь туршилтын хэмжилттэй маш зөв тохирдог.
Квантын таамаглал нь шинжлэх ухаанд хямралыг даван туулахад туслах болно.
Гэвч амжилт нь бас хар бараан талтай юм шиг санагдсан. Эцсийн эцэст, хэрэв бид цацрагийн энергийг зөвхөн хэсэг хэсгээр нь ялгаруулж, шингээдэг гэж үзвэл гэрлийн долгионд энэ нь тасралтгүй тархдаггүй, харин гэрлийн бөөмс, корпускул хэлбэрээр төвлөрдөг гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх ёстой. Энэ нь Юнг, Френел, Максвелл зэрэг оюун ухаантнууд корпускулярын онолтой удаан тэмцэлд хамгаалагдсан Гюйгенсийн долгионы таамаглалд эргэлзэх явдал юм. Зөвхөн үүгээр ч зогсохгүй. Энд энэ нь бүх сонгодог физикийн хувьд илүү ихийг онилох гэсэн үг юм!
Тэгээд Планк чичирч, эргэлзэв.
Шинжлэх ухааны түүхэнд урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй нөхцөл байдал үүссэн: түүнийг бүтээгч нь дэлхий дахинд агуу таамаглал дэвшүүлж, үр дагаврын цар хүрээнээс айж, хэдэн жилийн турш шинжлэх ухаанд суурьшихад саад болжээ. Тэрээр дэлхийн физик дүр төрхийг нэгдмэл байлгахыг үргэлж хичээдэг. Үүний нэрээр тэрээр сонгодог физикийн орон зайг ямар нэгэн байдлаар нөхөхийн тулд квант таамаглалыг бий болгохоор зориг шулууджээ. Тэрээр олон зуун жилийн эрэл хайгуулын үр дүнд хүний сэтгэлгээний үнэ цэнийг ойлгосон. Сонгодог физик бол "гайхамшигт гоо үзэсгэлэн, зохицол бүхий сүр жавхлант бүтэц" гэж тэр хэлэв. Тэгээд тэр үүнийг хэтэрхий их үнэлдэг байсан бөгөөд үүнд халдаж байв.
Консерватив үзэлтэй Доктор Планк “хүнийг лонхноос гаргаж өгөөд” тайван байдлаа алдсан. Эцсийн эцэст тэрээр "квант таамаглалыг нэвтрүүлэх нь харьцангуйн онолтой адил энгийн өөрчлөлт биш харин сонгодог онолын уналттай адил юм" гэж тэр бичжээ. Тэрээр гашуунаар хэлэв: "Одоо физикийн хууль бүрийг эргэлзээ төрүүлэхээс хамгаалсангүй;
Түүний өөрийнх нь онол түүнд ямар нэгэн "харь гаригийн, аюул заналхийлсэн тэсрэх бөмбөг" мэт санагдаж байв. Тэр үүнийг орхиход бэлэн юм шиг санагдаж байв - сонгодог онол ямар ч байдлаар зовоогүй л бол!
"Мэдээжийн хэрэг" гэж тэр үед ч, дараа нь ч хэлэв, "хэрэв бүх зүйл дэх квант таамаглал нь сонгодог онолыг үнэхээр давж гарсан эсвэл ядаж түүнтэй дүйцэхүйц байсан бол сонгодог онолыг бүхэлд нь золиослоход юу ч саад болохгүй; шаардлагатай байсан, би шийдвэрээ гаргахыг хүсч байна."
Тэрээр: "Хэрвээ... дээд зэргийн юм бол." Хэрэв! Гэхдээ тэр хувьдаа энэ давуу талдаа эргэлзэж байсан. Эцсийн эцэст, квант таамаглал нь хүчтэй талуудтай төдийгүй олон сул талуудтай байдаг ... Зөвхөн тодорхой хэмжээгээр шийдэгдсэн асуудал түүний өмнө "бүх аймшигт асар их" хэвээр байв.
Тэгэхээр Планк юу хийдэг вэ?
Тэрээр олон нийтийн өмнө хэлсэн үг, лекцэндээ, физикчидтэй найрсаг яриа өрнүүлэхдээ, тэдэнд бичсэн захидалдаа тэрээр эрдэмтэн нөхдөөсөө сонгодог онолоо орхихгүй, түүнийг дэлбэлэхгүй, харин бүх талаар дэмжиж, хамгаалахыг зөвлөж, итгүүлж, гуйдаг. , хуулиасаа аль болох хазайх .
"Намайг уучлаарай, Ньютон" гэж Эйнштейн хожим хэлэх болно. Хөгжилтэй хүндэтгэлтэй эдгээр үгс онцгой утга санаагаар дүүрэн байдаг. Уучлаарай, гэхдээ үүнээс өөр арга зам байхгүй тул бид өөрөөр хийж чадахгүй. Нэгэн цагт та яг ижил зүйлийг хийж байсан - санаарай! Мөн энэ нь үргэлж ийм байх болно. Бас цаашаа явцгаая. Гэсэн хэдий ч "Намайг уучлаарай, Ньютон." Эйнштейн ерөнхийдөө онигооны ард нуугдаж байсан. Планк үнэхээр буруутай мэт санагдав. Энэ нь заримдаа түүнийг удаан хугацаанд тэнцвэргүй байдалд оруулдаг байв. Тэрээр бүх зүйлийг анхны байранд нь буцаах оролдлогоо орхихгүй. "Бид Максвеллд маш их өртэй тул түүний онолыг орхих нь талархалгүй хэрэг болно" гэж тэр A.F.Ioffe-д "Максвеллтэй зөрчилдөхгүйгээр ижил дүгнэлтэд хүрэх боломжтой эсэхийг олж мэдээрэй." Тэрээр асууж, байнга сануулдаг: "... туйлын шаардлагатайгаас бүү холд ... гэрэлд бүү халд ..." - "Чи Эйнштейний өгсөн баримтуудыг хэрхэн ойлгохыг олж мэдсэн нь дээр байх болно. сонгодог онолын хүрээнд.” "...Үйл ажиллагааны квантыг аль болох консерватив байдлаар ашигла." Мөн эдгээр эргэлзээ, эдгээр оролдлогууд нэг жил биш, хоёр биш, бараг дөрөвний нэг зуун үргэлжилсэн!
Планк өөрийн онол нь сонгодог онолоос гаралтай гэдгийг өөртөө болон бусдад нотлохыг тууштай хичээсэн. Түүний шавь, нэрт физикч Макс фон Лауэ хожим бичжээ: “...Олон жилийн турш Планк сонгодог болон квант физикийн хоорондын ялгааг арилгах, ядаж тэдний хооронд гүүр барихыг хичээсэн боловч бүтэлгүйтсэн дэмий хоосон, ийм оролдлогууд амжилтанд хүрэх боломжгүй гэдгийг нотолсон."
Гэсэн хэдий ч Планк өөрөө энэ бүхнийг ойлгосон. "Үйл ажиллагааны квантыг ямар нэгэн байдлаар сонгодог онолд оруулах гэсэн миний дэмий оролдлого хэдэн жилийн турш үргэлжилсэн бөгөөд надад маш их хөдөлмөр зарцуулсан. Миний хамт олон үүнийг нэг төрлийн эмгэнэл гэж харсан. Гэхдээ би энэ талаар өөр бодолтой байсан. Энэхүү гүн гүнзгий дүн шинжилгээнээс олж авсан ашиг тус нь маш их ач холбогдолтой байсан. Эцсийн эцэст, үйл ажиллагааны квант физикт анх итгэж байснаас хамаагүй том үүрэг гүйцэтгэдэг гэдгийг би баттай мэдэж байна.
Гэхдээ эдгээр нь 87 настай эрдэмтний "Шинжлэх ухааны намтар" номондоо бичсэн хожмын тайлбарууд юм. Мөн 1910 оны зун Планк Уолтер Нернст: "Одоогийн цоорхойгоор дүүрэн онолын байдал нь жинхэнэ онолч бүрийн хувьд тэвчихийн аргагүй болсон..." гэж бичжээ. Ийм гунигтай мөчүүдийн нэгэнд түүний гараар зурсан томьёо бүр үйлдэл хийхийг уриалж байх шиг санагдах үед тэрээр: "... Ямар ч тохиолдолд, ямар ч үнээр хамаагүй тодорхой байдалд хүрэх ёстой, тэр ч байтугай үндэслэлтэй бөгөөд эцсийн арга юм нэг алхам урагшлах ба хүлээн зөвшөөрөгдсөн зүйлээ орхихтой холбоотой золиослолууд нь шинэ мэдлэгийн эрдэнэсээр гэтэлгэгдэхээс илүү юм."
Эсвэл дараа нь: "Орчин үеийн онолын физик нь хуучин, нэр хүндтэй, гэхдээ аль хэдийн хуучирсан барилгын сэтгэгдэл төрүүлж, нэг хэсэг нь нурж, суурь нь хүртэл сэгсэрч эхэлдэг."
20-р зуун цахилгаан эрчим хүчний зуун болно гэдэгт хэн ч эргэлзээгүй: үүнийг хэтэрхий олон баримт гэрчилж байна. Гэвч дөнгөж эхэлж буй зуун атомын зуун болно гэж хэн ч бодсонгүй. Атомын ертөнцөд хүрэх замыг Планкийн онол нээсэн бөгөөд түүний энгийн мэт томьёо:
Гэвч тэд тэр дороо ухаарсангүй. Тэгээд үйл явдал эхэндээ маш удаан өрнөсөн...
Планк "Байгалийн шинжлэх ухаан философигүйгээр хийж чадахгүй" гэж үзсэн. Тэр эдгээр үгэнд ямар утгатай байсан бэ?
Залуу насандаа Планк нэгэн үе Австрийн идеалист физикч, атомизмын дайсан Эрнст Махын гүн ухааныг сонирхож байв. В.И.Ленин Махизмыг “зөвхөн материализмыг идеализмтай андуурч болох төөрөгдөл” гэж хожим илчилсэн. Планк Махын философийг эвдээгүй бол квантын онолд хүрэхгүй байх байсан.
Тэрээр анх удаагаа "Дэлхийн физик зургийн нэгдэл" (1908) лекцэндээ Махын эсрэг илэн далангүй ярьжээ. Планк, Мах хоёрын хооронд ширүүн маргаан эхэлсэн. Планк ердийн нөөцөө өөрчилсөн. Тэрээр атомизм, таамаглал дэвшүүлэх эрх чөлөөг хамгаалж, туршилтын асар их ач холбогдлын талаар ярьж, хүний оюун ухаан хичнээн төвөгтэй, будлиантай байсан ч байгалийн аливаа хуулийг ойлгох чадвартай гэдэгт итгэхийг уриалав.
Махтай уулзахдаа Планк чухал дүгнэлт хийжээ: "...байгалийн шинжлэх ухааны хамгийн нарийн шинжлэх ухаанд ч гэсэн ертөнцийг үзэх үзэлгүйгээр урагшилж чадна гэж бодож болохгүй" гэж тэр бичжээ.
Планкийн хэлснээр энэ ертөнцийг үзэх үзэл ямар байх ёстой вэ? Эрдэмтэн “Орчин үеийн физикийн механик ертөнцийг үзэх үзэлтэй холбоо” өгүүлэлдээ: “... шинэ баримтуудын цогц байх тусам шинэ санаа нь олон янз байх тусам хүн улам яаралтай мэдэрдэг... Нэгдмэл ертөнцийг үзэх үзэл хэрэгтэй." Ертөнцийг үзэх үзэл нь эрүүл, нэгдмэл, шийдэмгий байх ёстой - зөвхөн энэ нь эрдэмтнийг зөв замд хөтөлдөг. Планк бас нэг зүйлийг ойлгосон: байгалийн шинжлэх ухаан нь философийн хөгжилд хувь нэмэр оруулдаг.
Планк: "Шинэ физик онолыг үнэлэх цар хүрээ нь түүний тодорхой байдалд биш, харин үр дүнтэй байдалд оршдог." Энэ утгаараа квант таамаглал нь урьд өмнө байгаагүй хамгийн үр дүнтэй онолуудын нэг юм.
"Планкийн квантыг нухацтай авч үзсэн" анхны хүн бол залуу Альберт Эйнштейн байв. 1905 онд тэрээр гэрлийн хос шинж чанартай - долгион ба корпускуляр гэсэн санааг олж авсан. Үйлдлийн квантаар тодорхойлогддог долгионы шинж чанар (давтамж) ба корпускулын шинж чанар (квант энерги) хооронд тоон хамаарал байдаг. Эйнштейн өөрийн дэвшүүлсэн гэрлийн квантуудын таамаглалд үндэслэн сонгодог физикийн тайлбарлаж чадахгүй байгаа фотоэлектрик эффект, гэрэлтэлт, хийн иончлол болон бусад олон үзэгдлүүдийг тайлбарлав.
1911 оны намар болсон Солвэйгийн анхны конгрессын үеэр квант таамаглал нь хөтөлбөрийн онцлох зүйл гэж хэлж болно. Лоренц үүнийг "сайхан таамаглал" гэж нэрлэсэн. Гэсэн хэдий ч квантуудын таамаглалыг (гэрлийн "хэсгүүдийн" тухай!) илт эргэлзсэн байдлаар (жишээлбэл, Анри Пуанкаре гэх мэт) эсвэл эргэлзсэн байдлаар (жишээлбэл, Жеймс Жинс гэх мэт) ярьсан.
Планк өөрөө ч, ялангуяа Эйнштейний гэрлийн кванттай холбоотой эргэлзээнээсээ өөрийгөө хараахан салгаж амжаагүй байсан.
Анхны Солвэй конгрессын ач холбогдол нь квантын таамаглалыг шинжлэх ухааны ертөнцийн анхаарлын төвд тавьж, үнэн хэрэгтээ таамаглалаас онол болгон хувиргасанд оршино.
Энэхүү таамаглалын физик, химийн хувьд асар их ач холбогдол нь ердөө хоёр жилийн дараа Нильс Бор спектр ба атомын онолоо нийтлэх үед илчлэв. Квантын үзэл баримтлалд үндэслэн тэрээр шугамын спектрийн хэв маягийг тайлбарлаж чадсан. Квантын таамаглалын үнэн зөв нь өөр нэг хүчтэй баталгааг хүлээн авав. Бор энергийн квантуудын санааг ашиглан өөрийн алдартай постулатуудыг танилцуулснаар Рутерфордын гаригийн загварыг сайжруулж, ирээдүйн цөмийн физикийн үндэс болсон атомын шинэ загварыг бүтээжээ.
Ийнхүү дулааны цацрагийн онол, квант санаанаас материйн бүтцийн нууцад гүүр шидэгдсэн юм.
Планк хэлэхдээ: "Шинжлэх ухааны шинэ үнэн нь ихэвчлэн өрсөлдөгчид нь итгэл үнэмшилтэй, буруугаа хүлээн зөвшөөрөх байдлаар ялдаг биш, харин ихэнх тохиолдолд эдгээр өрсөлдөгчид аажмаар устаж, залуу үеийнхэн үнэнийг шууд шингээж авдаг. .”
Дараа нь Де Бройль квант таамаглал нь "шинжлэх ухаанд нууцаар нэвтэрсэн" гэж бичжээ. Гэсэн хэдий ч тэрээр түүнийг хүлээн зөвшөөрөхийн тулд үе солигдохыг хүлээх шаардлагагүй байв. Энэ нь нэлээд эрт танигдсан. Мөн Планк Европын онолын физикийн хамгийн том төлөөлөгч гэж тооцогддог байв.
Хэсэг хугацааны дараа Эйнштейн “Макс Планкийн дурсгалд” өгүүлэлдээ: “...энэ нь Планкийн цацрагийн хууль нь атомын үнэмлэхүй хэмжээний анхны нарийн тодорхойлолтыг өгсөн... гэдгийг баттай харуулсан. Бодисын атомын бүтцэд Планкийн оруулсан бүх нийтийн тогтмолоор хянагддаг нэг төрлийн энергийн атомын бүтэц байдаг."
Макс Лау хэлэхдээ: "XX зууны физикийн салшгүй шинж чанар бол ... Планкийн нээсэн бүх нийтийн физик тогтмол - үйл ажиллагааны энгийн квант бөгөөд үүнийг бид Планкийг дагаж "гэж тэмдэглэдэг.
Энэ байнгын талаар маш их бодож, маш их бичиж, маргасан. Мөн шалтгаангүйгээр биш.
"Физикийн бүх тэнхимд нэвтэрч, энэ нь физикийн үзэгдэлд агуу үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг харуулсан" гэж О.Д.Хволсон тэмдэглэв Энэ нь яагаад бүх төрлийн физикийн үзэгдэлд хөндлөнгөөс оролцож байгаа юм шиг санагддаг вэ?
"Нууцлаг тогтмол зүйл бол Макс Планкийн агуу нээлт юм" гэж Луис де Бройли хэлэв. Мөн цааш нь: “... тодорхой физик үзэгдлийг судлах явцдаа байгалийн хамгийн энгийн бөгөөд нууцлаг хуулиудын нэгийг тааж чадсан энэхүү гайхамшигт үйл явдлаас хойш дөч гаруй жил өнгөрчээ Гэхдээ бид энэ хуулийн утга санаа болон түүний бүх үр дагаврыг бүрэн ойлгохоос хол хэвээр байгаа бөгөөд Планкийн тогтмолыг нэвтрүүлсэн өдөр нь хүн төрөлхтний сэтгэлгээний хөгжлийн түүхэн дэх хамгийн гайхамшигтай өдрүүдийн нэг хэвээр байх болно."
Планкийн тогтмолыг өнөөг хүртэл нууцлаг манан хүрээлж байна. Үүний зэрэгцээ энэ нь орчин үеийн физикийн бүх нийтийн тогтмол хэмжигдэхүүнүүдийн нэг юм. Энэ нь квант физикийн бүх үндсэн томьёо, фотоэлектрик эффектийн онол, квант хими зэрэгт багтсан бөгөөд жишээлбэл, талстуудын онол гэх мэт алслагдсан газруудад ч байдаг.
Энд түүний тоон утга: = (6.626196±0.000050) *10-27 эрг*с. Санамсаргүй жижигхэн хэмжээ! За, энэ нь ерөнхий тэнцвэрт байдалд юу гэсэн үг вэ? Энэ талаар Планк тэмдэглэв: "... Энэ тогтмол нь тоон хувьд маш бага тул сонгодог механикийн үр дүн нь хэд хэдэн чухал үзэгдлийн хувьд маш бага өөрчлөгддөг боловч үндсэндээ энэ нь биед огт харь биеийг бүрдүүлдэг өмнөх онолынх."
Үйлдлийн тоо хэмжээ нь хязгаарлалтын нэг төрөл юм. Өөр нэг дэлхийн тогтмолыг санацгаая - гэрлийн хурд c. Байгальд гэрлийн хурдаас илүү хурд байдаггүй, байж ч болохгүй. Нөгөөтэйгүүр, байгальд үйл ажиллагааны квант ("хэсэг")-ээс бага үйлдэл гэж байдаггүй бөгөөд байж ч болохгүй. Үүнийг Планкийн тогтмол үзүүлэлт харуулж байна - хамгийн бага боломжит үйлдэл.
1920 оны 7-р сарын 2-нд Планк Нобелийн шагнал гардуулах үеэр хэлсэн үгэндээ: "Мэдээжийн хэрэг, үйл ажиллагааны квантыг нэвтрүүлэх нь квантын жинхэнэ онолыг хараахан бий болгоогүй байж магадгүй юм Олаф Рөмерийн гэрлийн хурдыг нээсэн нь Максвелл гэрлийн онолыг батлахад хүргэсэн." Гэсэн хэдий ч Планк цөхрөнгөө барсангүй: "Гэхдээ энэ нь урьдын адил байх болно: шинжлэх ухаан ч гэсэн энэ хүнд хэцүү бэрхшээлийг даван туулж чадна гэдэгт эргэлзэх хэрэггүй бөгөөд өнөөдөр бидэнд ойлгомжгүй мэт санагдаж байгаа зүйл хэзээ нэгэн цагт илүү өндөр цэгээс харагдах болно үзэл бодол, ялангуяа энгийн бөгөөд эв нэгдэлтэй боловч энэ зорилгодоо хүрэхээс өмнө үйл ажиллагааны тоон асуудал судлаачдын бодлыг өдөөж, үржүүлэхээ зогсоохгүй бөгөөд түүнийг шийдвэрлэхэд тулгарч буй бэрхшээлүүд нь илүү чухал байх болно. бидний бүх биеийн мэдлэгийг өргөжүүлэх, гүнзгийрүүлэхийн төлөө."
Тэр үед квант таамаглалыг мартаж, үл тоомсорлох үе ард хоцорчээ. Түүний нэр хүнд өсөж эхэлснээр жилээс жилд тасралтгүй өсч байв.
Г.А.Лоренц “Квантын онол... физикийн өөрчлөлтөд туйлын онцгой үүрэг гүйцэтгэсэн бөгөөд энэ нь энергийн атомизмд хүргэж, байгалийн үзэгдлийн учир шалтгааны утгыг гүнзгийрүүлсэн” гэж Г.А.Лоренц бичжээ Энэ бол атомын бүтцийн нууцыг тайлж, спектрийн хэлийг тайлсан хүн юм ... Хэдийгээр түүний заалтууд заримдаа харааны үл ойлгогдох үгстэй төстэй боловч тэдний ард үргэлж үнэн байдаг гэдэгт бид итгэлтэй байна.
Эйнштейн энэ төрлийн мэдэгдлийг нэгтгэн дүгнэж байгаа мэт: Планкийн нээлт "20-р зууны физикийн бүх судалгааны үндэс суурь болж, тэр цагаас хойш түүний хөгжлийг бүрэн тодорхойлсон ... Түүгээр ч барахгүй сонгодог механик, электродинамикийн хүрээг устгасан. Бүх физикийн танин мэдэхүйн шинэ үндсийг олох гэсэн шинжлэх ухаанд асуудал тавьжээ."
1920-иод онд залуу физикчдийн гайхалтай галактикууд гарч ирэв - Хайзенберг, Луи де Бройль, Борн, Дирак, Шредингер, Паули. Тэд богино хугацаанд квант механикийн үндсийг боловсруулсан. Үүний дараа квант статистик, квант электродинамик, квант радиофизик гарч ирэв. Планкийн "ажлын таамаглал" -ын үг одоо дэлхийн бүх хэлээр сонсогддог: "квант" квант, "квантжуулалт", "квантчлагдсан".
Хэдийгээр Планк квант механикыг "онолын физикийн хамгийн зовлонтой, тайван бус хүүхэд" гэж нэрлэсэн ч өндөр настны босгон дээр төрсөн ч тэрээр эцэст нь өөрийн онолдоо итгэсэн бололтой. Тэр “өргөстэй, эргэлдсэн замынхаа төгсгөлд би үнэнд ядаж нэг алхам ойртсон” гэж итгэсэн. 1928 онд Лоренцын дурсгалд зориулсан илтгэлдээ тэрээр "Сонгодог онол хэзээ хэзээ болохыг таамаглахад хэцүү, гэхдээ энэ нь гарцаагүй болно" гэж итгэлтэйгээр хэлэв "Одоогийн үед онолын болон туршилтын судалгаа нь физикийн түүхэнд урьд өмнө хэзээ ч байгаагүйгээр бие биедээ маш ойрхон байгаа нь үнэн юм" гэж Планк хэлэв ..." Мөн нас барахаас таван жилийн өмнө "Утга ба "Шинжлэх ухааны хязгаар" гэж тэр бичжээ: "Одоогоор харьцангуйн онол ба квант онолоор бордсон шинжлэх ухааны судалгаа илүү өндөр түвшинд хүрч, дэлхийн шинэ дүр зургийг бүтээхэд бэлэн байна." "Шинжлэх ухаан амьдралаас үүсч, эргэж ирдэг. "Амьдрал руу буцах" гэж Планк хэлэв физикийн бүх салбарт, ерөнхийдөө байгалийн шинжлэх ухааны олон салбарт тархаж, олон техникийн санааг амьсгалж, шинжлэх ухаанд жинхэнэ хувьсгал хийсэн.
Квантын таамаглал цаг хугацааны шалгуурыг давсан мэт санагдаж байсан тэр жилүүдэд Планк харьцангуйн онолыг судалжээ. Үүний ач холбогдлыг анх ойлгож, хүлээн зөвшөөрч, Эйнштейний хэлснээр "халуун, хүчтэй дэмжлэг" үзүүлсэн хүмүүсийн нэг юм. Планк хэлэхдээ: "Энэ онол нь байгалийг спекулятиваар судлахад өнөөг хүртэл олсон бүх зүйлээс давж гарсан, тэр ч байтугай үүнтэй харьцуулахад Евклидийн бус геометр бол зүгээр л хүүхдийн тоглоом юм."
Планк харьцангуйн онолыг Пруссын Шинжлэх ухааны академийн тэргүүний хувьд төдийгүй эрдэмтэн хүний хувьд бүтээлч байдлаараа дэмжиж байсан: Герман Минковскигээс ч өмнө харьцангуйн динамикийн үндэс суурийг тавьсан юм.
Планк Эйнштейнийг Пруссын Шинжлэх ухааны академид сонгогдож, 1914 онд Цюрихээс Германы нийслэл рүү нүүсэн. Макс Борн хэлэхдээ, "Планк Эйнштейнтэй хамтран ажилласан нь Берлинийг Дэлхийн нэгдүгээр дайны өмнөх жилүүдэд дэлхийн онолын физикийн хамгийн чухал төв болгосон" гэж тэмдэглэжээ.
Эрдэмтдийн хооронд үүссэн найрсаг харилцаа нь мөнхийн нөхөрлөл болж хувирав. Тэд зөвхөн ноцтой яриа өрнүүлэхийн тулд төдийгүй хөгжмийн төлөө уулзсан: Планк төгөлдөр хуур тоглож, Эйнштейн хийл тоглодог байв. Бах үргэлж Планкийн шүтээн хэвээр байсан; Эйнштейн Моцартыг биширдэг байв. Планкийн тоглолт нь бүтээлийг тайлбарлах тодорхой байдал, өндөр сүнслэг байдал, цэвэр ариун байдлаараа сэтгэл татам байв. Эйнштейн зоригтой, өргөн цар хүрээтэй, онцгой ур чадвараар тоглосон. Тэрээр хөгжмийн зохиолчийн тодорхойлсон хязгаарт давчуу байгаа юм шиг санагдав: тэр холдож, педант Планк өөрөө зөвшөөрөөгүй импровизацын ирмэг дээр очив. Шинжлэх ухаанд ч гэсэн Эйнштейн заримдаа импровизатор мэт санагддаг: түүний тархинд гайхалтай, зоримог бодлууд эргэлдэж байв.
Планк Берлин хотын захын хороолол - Груневальде (Вангенхаймстрассе 21) хотод амьдардаг байв. Ойн ойролцоо байрладаг түүний байшин өргөн уудам, тухтай, бүх зүйл сайхан амт, энгийн байдлаар дарагдсан байв. Түүний амьдралынхаа туршид нямбай цуглуулсан асар том номын санд зөвхөн шинжлэх ухааны төдийгүй урлаг, утга зохиол, түүх гэх мэт соёлын бүх салбарыг хамарсан олон хэл дээрх номууд байдаг.
Тэрээр дөрвөн хүүхэдтэй байсан - хоёр хүү, ихэр охин. Эхнэртэйгээ хорь гаруй жил аз жаргалтай амьдарсан. Тэрээр 1909 онд нас баржээ. Энэ бол Планк удаан хугацаанд сэргэж чадаагүй цохилт байв. Квантын онолын ялалтыг түүний ууган Чарльз Вердунд нас барснаар сүүдэрлэжээ. Дараа нь охид нь ар араасаа нас баржээ. 1918 онд эрдэмтэн Нобелийн шагнал хүртжээ... Түүний амьдралд амжилт, уй гашуу хоёр зэрэгцэн оршдог юм шиг санагдав.
Гэсэн хэдий ч энэ хэврэг царайтай эр цөхрөлд бууж өгсөнгүй. Планкийг мэддэг хүн бүр түүний тууштай, тэсвэр хатуужил, тэвчээрийг тэмдэглэдэг. Тэрээр ажлаас тайвшралыг хайж, олсон. "Груенвальд ганцаардал"-даа тэрээр онолын физикч, их сургуульд тэрээр маш завгүй профессор юм. Үүнээс гадна Шинжлэх ухааны академийн байнгын нарийн бичгийн даргын ачааг үүрсээр байв. Тэрээр шинжлэх ухаан, гүн ухааны алдартай лекцүүдийг амжилттай уншсан.
Эцэст нь тэрээр ном, сурах бичиг, шинжлэх ухааны өгүүлэл бичсэн (Эйнштейн номоо "физик уран зохиолын шилдэг бүтээл" гэж нэрлэсэн). Эрдэмтний цагийг цаг алдалгүй, хатуу хуваарилдаг байв. Бүх зүйлд үргэлж хатуу журам байдаг. Мөн хөдлөшгүй дүрэм: жил бүр хэдэн долоо хоног бүрэн амрах хэрэгтэй. Тэрээр аялах, байгаль орчныг өөрчлөх, урт удаан алхах дуртай байв. Бие махбодид цочрол хэрэгтэй, энэ тал дээр ууланд авирах нь зайлшгүй хэрэгсэл юм.
Олон жил өнгөрсөн ч Планк хөгжилтэй, идэвхтэй, түүний ажиллах чадварт атаархмаар байв. Тэрээр залуу насаа хадгалж, ямар ч өвчин эмгэгийг мэддэггүй байв.
1925 оны 9-р сард Оросын ШУА-ийн 200 жилийн ойг тэмдэглэв. Планк урилгаар ЗХУ-д айлчилсан. Баярын арга хэмжээ Ленинградаас эхэлж, Москвад өндөрлөв. Москвад болсон ёслолын хурал дээр Планк хэлэхдээ: "Энд тэд шинжлэх ухаан, хөдөлмөрийг нэгтгэх тухай ярилаа. Би зөвхөн эрдэмтэд бид ч гэсэн мэдлэгийн эрдэнэсийг мунхагийн гүнээс гаргаж авахын тулд ажиллаж байна Энэ сүнсээр бид хүн төрөлхтний сайн сайхны төлөө ажилладаг бүх хүмүүстэй хамтран ажиллах болно."
1928 онд Берлиний Шинжлэх ухааны академи Планкийн 70 насны ойг тохиолдуулан түүний нэрэмжит алтан медаль байгуулжээ. Эхний Планкийн одонг тухайн үеийн баатар хүртсэн бөгөөд тэрээр хоёр дахь медалийг Эйнштейнд биечлэн гардуулав. Жилийн өмнө Планк Лоренцын алтан медалиар шагнагдаж байсан бол 1932 онд Планкийн шинжлэх ухааны үйл ажиллагааны 50 жилийн ойг тэмдэглэх үеэр Эйнштейний алтан медалиар шагнагджээ.
1933 онд нацистууд засгийн эрхэнд гарав. Номоор хийсэн галыг орон даяар шатаажээ. Богино хугацаанд хувийн болон нийтийн арав гаруй мянган номын санг устгасан. "Гуравдугаар Рейхийн" удирдагчид "Бид Гёте, Эйнштейний улс байгаагүй, байхыг ч хүсэхгүй!" гэж олон нийтэд зарлав. Эрдэмтдийг их, дээд сургууль, хүрээлэнгээс хөөсөн. Цөөхөн хэд нь л цагаачилж чадсан.
Хөгшин настай байсан ч Планк Шинжлэх ухааны академийн байнгын нарийн бичгийн дарга, гучин таван хүрээлэнгийн хамт Кайзер Вильгельмийн нийгэмлэгийн ерөнхийлөгчөөр ажилласан. Энэ нь алдаа байсан уу, эсвэл тактикийн тооцоо байсан уу? Энэ нь зүгээр л инерци байсан байх магадлалтай: Планк хаана байсан, хэн байсан хэвээр үлдсэн. Планк юу ч өөрчилж чадахгүй гэдгээ ойлгов. Гэсэн хэдий ч түүний байр сууринд шинээр байгуулагдсан гүрэнтэй энх тайван байдлыг хадгалах нь үндэслэлтэй байв. Эсвэл ядаж амар амгалангийн дүр төрх. Гэхдээ тэр үргэлж бие даасан байдлаар биеэ даасан бөгөөд хэд хэдэн тохиолдолд жинхэнэ иргэний зоригийг харуулсан.
1937 оны 5-р сард эрдэмтэн "Шашин ба байгалийн шинжлэх ухаан" сэдвээр илтгэл уншив. Зарим талаараа энэ бол түүхэн баримт бичиг юм: үүнд Планк фашизмын эсрэг сөрөг хандлагыг илэрхийлж чадсан юм. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь бүрхэгдсэн хэлбэрээр хийгдсэн боловч сонсогч, уншигчид бүх зүйлийг төгс ойлгосон. Нэг ч эрдэмтний илтгэл энэ удаагийнх шиг амжилттай байгаагүй. Энэ тайланд "Гайхамшигт итгэх итгэл нь шинжлэх ухааныг хөгжүүлэхээс өмнө алхам алхмаар ухарч байгаа бөгөөд энэ хөгжлийн явцад эрт орой хэзээ нэгэн цагт төгсгөл болно гэдэгт бид эргэлзэх ёсгүй" гэсэн чухал үгсийг агуулж байна.
Тэрээр нэгэнтээ Лорензийн тухай: "Агуу их хөдөлмөрөөр бүтээгдсэн нандин, орлуулашгүй олон бүтээлүүд сүйрсний улмаас үүссэн уй гашуу нь энэхүү эелдэг, энэрэнгүй зүрх сэтгэлд тулаан, тулааны цуст айдастай хослуулсан" гэж хэлсэн байдаг. Эдгээр үгсийг Планкийн хувьд ч хэлж болно.
Түүний залуу нас их сургуулийн анги танхим, номын сангийн чимээгүйхэн дунд өнгөрсөн. Түүний өндөр насыг хамгийн цуст дайны балгас, гал түймэр харанхуйлав. Амьдрал энх тайвныг эрхэмлэгч, хүмүүнлэг хүнтэй харгис хэрцгий оноолт таарсан мэт түүнд цохилтын дараагаар цохив. Захиргааны өндөр албан тушаал хашиж байсан түүний хүү Эрвин Гитлерийн эсрэг хуйвалдааны оролцогчидтой холбоотой байсан тул 1944 оны 7-р сарын 20-ны өдөр аллагын оролдлого бүтэлгүйтэв. Бусад хуйвалдагчдын дунд баривчлагдсан Эрвин цаазаар авах ял оноов. Аавынх нь гаргасан өршөөл үзүүлэх тухай өргөдөл хариугүй үлджээ. 1945 оны 1-р сарын сүүлээр Эрвин Планк дүүжлэв.
1945 оны хавар фашизм үхэлд автаж, цаг нь тоологдож байв. Фронт Берлинд ойртсон. Азаар Планк тэнд байгаагүй.
Дайны төгсгөл түүнийг Геттингенд олжээ. Удалгүй тэрээр илтгэл тавьж, хуучин Кайзер Вильгельмийн нийгэмлэгийг сэргээн босгоход идэвхтэй оролцож, хэвийн оюун санааны амьдралыг бий болгоход идэвхтэй оролцов - аймшигт өнгөрсөн үе дуусч, Герман ирээдүй рүү аялж байв.
1946 оны зун Планк Ньютоны баярт оролцохоор Англид уригджээ. Мөн түүнд алдар хүнд нь зохих хүндэтгэлийг өгсөн.
Тэрээр хэд хэдэн өндөр одонгийн эзэн, олон удаагийн шагналт, дэлхийн олон их дээд сургууль, эрдэм шинжилгээний нийгэмлэг, академийн жинхэнэ, хүндэт гишүүн зэрэг олон шагналыг амталсан. 1947 оны зун хуучин Кайзер Вильгельм нийгэмлэгийг Макс Планкийн нэрээр нэрлэсэн нь энэ бүхэн хувь хүний амжилт, хувийн алдар нэр биш, харин шинжлэх ухааны үүргийг хүлээн зөвшөөрч, эрдэмтний ажлын ялалт байв.
Планк 1947 оны 10-р сарын 4-нд дэлхийн хамтын нийгэмлэг өргөн, ёслол төгөлдөр тэмдэглэхээр бэлтгэж байсан 90 насны төрсөн өдрөө хэдхэн сар дутуу байхад таалал төгсөв. Түүнийг Гёттинген хотод оршуулжээ - түүний эрдэмтний алдар нэр нь нэгэн цагт Гёттингений их сургууль залуу Планкийг "Эрчим хүч хэмнэх зарчим" хэмээх монографийн шагналаар шагнаж байжээ.
Макс Лауэ багш, найзынхаа авс дээр хэлсэн үгэндээ: "Планкийн амьдралд тохиолдсон зүйл бол бүх агуу эрдэмтдийн амьдралд тохиолддог зүйл юм. Тэдний шийдлийг хойч үедээ үлдээсэн бөгөөд тэд Планкийн шинж чанартай үнэнийг эрэлхийлэхдээ шинжлэх ухааны зоригтойгоор авч үзье."16
Японд атомын бөмбөг хаясны дараа Планк "Яг шинжлэх ухааны утга, хязгаар" илтгэлдээ: "Хэрэв ийм олон тооны бөмбөг хаявал бүх хүн төрөлхтөнд заналхийлж буй өөрийгөө устгах аюулыг бид нухацтай авч үзэх ёстой. Ирэх дайнд ашиглагдаж байгаа энэ бүх үр дагаврыг төсөөлж болохуйц 80 мянга нь Нагасакид амь үрэгдсэн нь бүх ард түмэнд, ялангуяа тэдний хариуцлагатай төрийн зүтгэлтнүүдэд хандсан хамгийн яаралтай уриалга юм.
Тэд хоёр зуун тавь гаруй ном, нийтлэл үлдээжээ. Гэхдээ шинжлэх ухааны эр зоригийн агуу байдал нь боть тоогоор хэмжигддэггүй. Планк бол 20-р зууны физикийн эхлэл, атомын ертөнцийн үүдийг нээсэн эрдэмтэн, квант физикийн эцэг юм. Түүний шинжлэх ухаанд оруулсан хувь нэмэр хэзээ ч мартагдахгүй. Түүнд зориулж хүрэл, гантиг чулуун том хөшөө хараахан босгоогүй байна. Гэхдээ өөр нэг хөшөө - квант физик - мэдлэгийн хүчирхэг хэрэгсэл, оюун санааны бахархал, алдар сууг эртнээс босгосон.
Планк эрдэмтэн физикийн квант
Физик бол бүх шинжлэх ухааны хамгийн нууцлаг зүйл юм. Физик нь биднийг хүрээлэн буй ертөнцийн талаархи ойлголтыг өгдөг. Физикийн хуулиуд нь үнэмлэхүй бөгөөд хүн, нийгмийн байдлаас үл хамааран хүн бүрт үйлчилдэг.
Энэ нийтлэл нь 18-аас дээш насны хүмүүст зориулагдсан болно
Та аль хэдийн 18 нас хүрсэн үү?
Квантын физикийн салбарын үндсэн нээлтүүд
Исаак Ньютон, Никола Тесла, Альберт Эйнштейн болон бусад олон хүмүүс бол бошиглогчдын нэгэн адил хүн төрөлхтөнд орчлон ертөнцийн хамгийн агуу нууцууд болон физик үзэгдлүүдийг удирдах боломжийг нээж өгсөн физикийн гайхамшигт ертөнцөд хүн төрөлхтний агуу хөтөч юм. Тэдний гэгээлэг толгой нь учир шалтгаангүй олонхийн мунхагийн харанхуйг зүсэж, чиглүүлэгч од мэт шөнийн харанхуйд хүн төрөлхтөнд хүрэх замыг зааж өгсөн. Дэлхийн физикийн нэгэн хөтөч бол квант физикийн эцэг Макс Планк юм.
Макс Планк бол квант физикийг үндэслэгч төдийгүй дэлхийд алдартай квантын онолыг зохиогч юм. Квантын онол бол квант физикийн хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Энгийн үгээр хэлбэл, энэ онол нь бичил хэсгүүдийн хөдөлгөөн, зан төлөв, харилцан үйлчлэлийг тодорхойлдог. Квантын физикийг үндэслэгч нь орчин үеийн физикийн тулгын чулуу болсон бусад олон шинжлэх ухааны бүтээлүүдийг бидэнд авчирсан:
- дулааны цацрагийн онол;
- харьцангуйн тусгай онол;
- термодинамикийн судалгаа;
- оптикийн чиглэлээр судалгаа хийх.
Бичил бөөмсийн зан төлөв, харилцан үйлчлэлийн тухай квант физикийн онолууд нь конденсацийн физик, бөөмийн физик, өндөр энергийн физикийн үндэс болсон. Квантын онол нь электрон компьютерийн үйл ажиллагаанаас эхлээд селестиел биетүүдийн бүтэц, зан төлөв хүртэлх манай дэлхийн олон үзэгдлийн мөн чанарыг бидэнд тайлбарладаг. Энэхүү онолыг бүтээгч Макс Планк нээлтийнхээ ачаар энгийн бөөмсийн түвшинд олон зүйлийн жинхэнэ мөн чанарыг ойлгох боломжийг бидэнд олгосон юм. Гэхдээ энэ онолыг бүтээх нь эрдэмтний цорын ганц гавьяагаас хол байна. Тэрээр ертөнцийн үндсэн хууль болох энерги хадгалагдах хуулийг анх нээсэн хүн юм. Макс Планкийн шинжлэх ухаанд оруулсан хувь нэмрийг хэт үнэлэхэд хэцүү байдаг. Товчхондоо түүний нээлтүүд физик, хими, түүх, арга зүй, гүн ухаанд үнэлж баршгүй их юм.
Квант талбайн онол
Товчхондоо квант талбайн онол нь бичил бөөмс, тэдгээрийн орон зай дахь зан байдал, харилцан үйлчлэл, харилцан хөрвүүлэлтийг тайлбарлах онол юм. Энэ онол нь эрх чөлөөний зэрэг гэж нэрлэгддэг квант системийн үйл ажиллагааг судалдаг. Энэхүү үзэсгэлэнтэй, романтик нэр нь бидний олонхын хувьд юу ч биш юм. Даммигийн хувьд эрх чөлөөний зэрэг нь механик системийн хөдөлгөөнийг илэрхийлэхэд шаардлагатай бие даасан координатын тоо юм. Энгийнээр хэлбэл, эрх чөлөөний зэрэг нь хөдөлгөөний шинж чанар юм. Стивен Вайнберг энгийн бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн чиглэлээр сонирхолтой нээлтүүдийг хийсэн. Тэрээр төвийг сахисан гүйдэл гэж нэрлэгддэг кварк ба лептонуудын харилцан үйлчлэлийн зарчмыг нээсэн бөгөөд үүний төлөө тэрээр 1979 онд Нобелийн шагнал хүртжээ.
Макс Планкийн квант онол
18-р зууны 90-ээд онд Германы физикч Макс Планк дулааны цацрагийг судалж эхэлсэн бөгөөд эцэст нь эрчим хүчний хуваарилалтын томъёог олж авсан. Эдгээр судалгааны явцад үүссэн квант таамаглал нь 1900 онд нээсэн квант талбайн онолын зэрэгцээ квант физикийн үндэс суурийг тавьсан юм. Планкийн квант онол нь дулааны цацрагийн үед үүссэн энерги нь байнга ялгарч, шингэдэггүй, харин үечилсэн байдлаар, квантаар ялгардаг. 1900 он Макс Планкийн энэхүү нээлтийн ачаар квант механикийн төрсөн жил болжээ. Мөн Планкийн томъёог дурдах нь зүйтэй. Товчхондоо, түүний мөн чанар нь дараах байдалтай байна - энэ нь биеийн температур ба түүний цацрагийн хоорондын хамаарал дээр суурилдаг.
Атомын бүтцийн квант механик онол
Атомын бүтцийн квант механик онол нь квант физик, ерөнхийдөө физикийн үзэл баримтлалын үндсэн онолуудын нэг юм. Энэ онол нь бүх материаллаг зүйлсийн бүтцийг ойлгох боломжийг бидэнд олгож, юунаас бүрдэх нууцын хөшгийг арилгадаг. Мөн энэ онол дээр үндэслэсэн дүгнэлт нь нэлээд гэнэтийн юм. Атомын бүтцийг товчхон авч үзье. Тэгэхээр атом яг юунаас бүтдэг вэ? Атом нь цөм ба электронуудын үүлнээс тогтдог. Атомын үндэс, түүний цөм нь атомын бараг бүх массыг агуулдаг - 99 гаруй хувийг эзэлдэг. Цөм нь үргэлж эерэг цэнэгтэй байдаг бөгөөд энэ нь атомын нэг хэсэг болох химийн элементийг тодорхойлдог. Атомын цөмд хамгийн сонирхолтой зүйл бол атомын бараг бүх массыг агуулдаг боловч түүний эзлэхүүний зөвхөн арван мянганы нэгийг эзэлдэг. Үүнээс юу гарах вэ? Мөн гарч буй дүгнэлт нь үнэхээр гэнэтийн юм. Энэ нь атом дахь нягт бодисын арван мянганы нэг л байна гэсэн үг. Тэгээд бусад бүх зүйлийг юу эзэлдэг вэ? Мөн атомын бусад бүх зүйл бол электрон үүл юм.
Цахим үүл бол байнгын биш бөгөөд үнэндээ материаллаг бодис биш юм. Электрон үүл гэдэг нь зөвхөн атомд электронууд гарч ирэх магадлал юм. Өөрөөр хэлбэл, цөм нь атомын арван мянганы нэгийг л эзэлдэг, үлдсэн хэсэг нь хоосон чанар юм. Тэгээд бидний эргэн тойронд байгаа бүх биетүүд, тоос шорооноос эхлээд селестиел биетүүд, гаригууд, одод хүртэл атомуудаас бүрддэг гэж үзвэл материаллаг бүх зүйл үнэндээ 99 гаруй хувь нь хоосон чанараас бүрддэг гэсэн үг юм. Энэ онол нь үнэхээр итгэмээргүй юм шиг санагддаг бөгөөд түүний зохиогч нь хамгийн багадаа алдаатай хүн юм, учир нь эргэн тойронд байгаа зүйлүүд нь хатуу тууштай, жинтэй, хүрч чаддаг. Энэ нь яаж хоосон чанараас бүрдэх вэ? Материйн бүтцийн тухай энэ онолд алдаа гарсан уу? Гэхдээ энд алдаа байхгүй.
Бүх материаллаг зүйлс зөвхөн атомуудын харилцан үйлчлэлийн улмаас нягт харагддаг. Атомуудын хоорондох таталцлын эсвэл түлхэлтийн нөлөөгөөр аливаа зүйл хатуу, нягт тууштай байдаг. Энэ нь бүх материалаас бүрддэг химийн бодисын болор торны нягт ба хатуулгийг баталгаажуулдаг. Гэхдээ нэг сонирхолтой зүйл бол жишээлбэл, хүрээлэн буй орчны температурын нөхцөл өөрчлөгдөхөд атомуудын хоорондын холбоо, өөрөөр хэлбэл таталцал, түлхэлт нь суларч, болор торыг сулруулж, бүр мөхөхөд хүргэдэг. Энэ нь халах үед бодисын физик шинж чанарын өөрчлөлтийг тайлбарладаг. Жишээлбэл, төмрийг халаахад шингэн болж, ямар ч хэлбэрт оруулж болно. Мөн мөс хайлах үед болор торыг устгах нь бодисын төлөв байдлыг өөрчлөхөд хүргэдэг бөгөөд хатуу бодисоос шингэн болж хувирдаг. Эдгээр нь атомуудын хоорондын холбоог сулруулж, үүний үр дүнд болор торыг сулруулж, устгаж, бодисыг аморф болгоход хүргэдэг тод жишээ юм. Ийм нууцлаг хувиргалтуудын шалтгаан нь бодисууд нь нягт материйн арван мянганы нэгээс бүрддэг, үлдсэн хэсэг нь хоосон чанар юм.
Атомуудын хоорондох хүчтэй холбооноос болж бодисууд хатуу мэт санагддаг, сулрах үед бодис өөрчлөгддөг. Ийнхүү атомын бүтцийн квант онол нь биднийг хүрээлэн буй ертөнцийг огт өөр өнцгөөс харах боломжийг олгодог.
Атомын онолыг үндэслэгч Нильс Бор атом дахь электронууд эрчим хүчээ байнга ялгаруулдаггүй, зөвхөн хөдөлгөөнийхөө траекторын хооронд шилжих мөчид л эрчим хүч ялгаруулдаг гэсэн сонирхолтой ойлголтыг дэвшүүлжээ. Борын онол нь атомын доторх олон процессыг тайлбарлахад тусалсан бөгөөд мөн химийн зэрэг шинжлэх ухааны салбарт нээлт хийж, Менделеевийн бүтээсэн хүснэгтийн хил хязгаарыг тайлбарлав. Цаг хугацаа, орон зайд оршин тогтнох чадвартай сүүлчийн элемент нь зуун гучин долоон серийн дугаартай бөгөөд зуун гучин наймаас эхэлсэн элементүүд оршин тогтнох нь харьцангуйн онолтой зөрчилддөг тул оршин тогтнох боломжгүй юм. Мөн Борын онол нь атомын спектр гэх мэт физик үзэгдлийн мөн чанарыг тайлбарласан.
Эдгээр нь чөлөөт атомуудын харилцан үйлчлэлийн спектрүүд бөгөөд тэдгээрийн хооронд энерги ялгарах үед үүсдэг. Ийм үзэгдлүүд нь хийн, уурын бодис, плазмын төлөвт байгаа бодисын хувьд ердийн зүйл юм. Ийнхүү квантын онол нь физикийн ертөнцөд хувьсгал хийж, эрдэмтдэд зөвхөн энэ шинжлэх ухааны салбарт төдийгүй, хими, термодинамик, оптик, философи зэрэг холбогдох олон шинжлэх ухааны салбарт ахих боломжийг олгосон. Мөн хүн төрөлхтөнд юмсын мөн чанарын нууцад нэвтрэх боломжийг олгосон.
Атомын мөн чанарыг ухаарч, тэдний зан байдал, харилцан үйлчлэлийн зарчмуудыг ойлгохын тулд хүн төрөлхтөн ухамсартаа маш их зүйлийг эргүүлэх шаардлагатай хэвээр байна. Үүнийг ойлгосноор бид эргэн тойрон дахь ертөнцийн мөн чанарыг ойлгох боломжтой болно, учир нь бидний эргэн тойронд байгаа бүх зүйл, тоос шорооноос эхлээд нар хүртэл, бид өөрсдөө бүгд атомуудаас бүрддэг бөгөөд тэдгээрийн мөн чанар нь нууцлаг, гайхалтай байдаг. мөн маш олон нууцыг нуудаг.
