Неопределенности гейзенберга

Макс Планк — один из основоположников квантовой механики — пришел к идеям квантования энергии, пытаясь теоретически объяснить процесс взаимодействия между недавно открытыми электромагнитными волнами (см. уравнения максвелла) и атомами и тем самым разрешить проблему излучения черного тела. Он понял, что для объяснения наблюдаемого спектра излучения атомов нужно принять за данность, что атомы излучают и поглощают энергию порциями (которые ученый назвал квантами) и лишь на отдельных волновых частотах. Энергия, переносимая одним квантом, равна:

Е = Ну,

где V — частота излучения, а И — элементарный квант действия, представляющий собой новую универсальную константу, получившую вскоре название постоянная Планка. Планк же первым и рассчитал ее значение на основе экспериментальных данных Н = 6,548 х 10^-34 Дж-с (в системе СИ); по современным данным Н = 6,626 х 10~³⁴ Дж-с. Соответственно, любой атом может излучать широкий спектр связанных между собой дискретных частот, который зависит от орбит электронов в составе атома. Вскоре Нильс Бор создаст стройную, хотя и упрощенную модель атома бора, согласующуюся с распределением Планка.

Опубликовав свои результаты в конце 1900 года, сам Планк — и это видно из его публикаций — сначала не верил в то, что кванты — физическая реальность, а не удобная математическая модель. Однако, когда пять лет спустя Альберт Эйнштейн опубликовал статью, объясняющую фотоэлектрический эффект на основе квантования энергии излучения, в научных кругах формулу Планка стали воспринимать уже не как теоретическую игру, а как описание реального физического явления на субатомном уровне, доказывающее квантовую природу энергии.

Постоянная Планка фигурирует во всех уравнениях и формулах квантовой механики. Она, в частности, определяет масштабы, начиная с которых вступает в силу принцип неопределенности гейзенберга. Грубо говоря, постоянная Планка указывает нам нижний предел пространственных величин, после которого нельзя не принимать во внимание квантовые эффекты. Для песчинок, скажем, неопределенность произведения их линейного размера на скорость настолько незначительна, что ею можно пренебречь. Иными словами, постоянная Планка проводит границу между макромиром, где действуют законы механики Ньютона, и микромиром, где вступают в силу законы квантовой механики. Будучи получена всего лишь для теоретического описания единичного физического явления, постоянная Планка вскоре стала одной из фундаментальных констант теоретической физики, определяемых самой природой мироздания.

МАКС КАРЛ ЭРНСТ ЛЮДВИГ ПЛАНК штейном. — Прим. переводчика). (Max Karl Ernst Ludwig Plank, Докторскую диссертацию по второму 1858-1947) — немецкий физик. началу термодинамики Планк Родился в г. Киль в семье профес- защитил в 1889 году в Мюнхенском сора юриспруденции. Будучи пиа- университете и в том же году стал нистом-виртуозом, Планк в юности преподавателем, а с 1892 года — пробыл вынужден сделать нелегкий фессором Берлинского университета, выбор между наукой и музыкой где и проработал до своего выхода на (рассказывают, что перед Первой пенсию в 1928 году. Планк по праву мировой войной на досуге пианист считается одним из отцов квантовой Макс Планк часто составлял весьма механики. Сегодня его имя носит профессиональный классический целая сеть немецких научно-исследодуэт со скрипачом Альбертом Эйн- вательских институтов.