Вы увидите, что реальным состояниям электронов, протонов, нейтронов и других частиц микромира соответствуют причудливо меняющиеся от объекта к объекту волны вероятности. Эти странные для макромира (мира больших тел, частью которого являемся мы сами) образования, по-видимому, наилучшим образом подходят для характеристики «действующих лиц» микромира.
Законы микромира, законы движения частиц, образующих его, отражают объективно существующие свойства материи, которые определяют и прочность материалов, из которых состоит все, что нас окружает, и электромагнитные свойства тел, и светимость звезд, и работу транзисторов, и химические реакции, в частности те, которые делают нас живыми и мыслящими существами.
Описывая микромир, невозможно обойтись без конструирования его логической схемы. Этому конструированию очень помогает математика, которой мы будем пользоваться в объеме школьных программ.
Микромир не только является фундаментом нашего макромира. Имеется множество машин и приборов, работа которых непосредственно основана на использовании специфических законов микромира и инженерный расчет которых невозможен без использования этих законов. Такими являются все полупроводниковые приборы, квантовые генераторы и усилители (мазеры и лазеры), сверхточные атомные часы, являющиеся одновременно эталона-K'i времени и длины, ядерные реакторы и т. н. Термоядерные реакции, например, на которых, по-видимому, будет основываться энергетика будущего, являются непосредственным проявлением законов микромира.
В книге будут упомянуты ученые, которые полвека тому назад создали квантовую физику и открыли этот необычный и очень нужный людям микромир. Молодому читателю, вероятно, любопытно будет узнать, что большая часть из них совершила свой научный подвиг рано: в созрасте двадцати — тридцати лет.
Хочется надеяться, что у некоторой части юных читателей этой книги появится желание пробираться дальше по трудным или даже неизвестным еще тропам микромира. В квантовой физике еще пока далеко не все исследовано. Уже давно назревает прорыв в фундамент микромира — в мир внутренней структуры элементарных частиц, т. е. еще на ступень глубже. Сейчас многое в этой структуре уже понятно. Но единой картины все еще нет.
Законы микромира кажутся поначалу и сложными, я непривычными. Мы часто будем обращать внимание на эту непривычность, на отсутствие наглядной картины и на другие трудности. Хотелось бы, чтобы трудности не отпугивали читателя. Не все сразу. Надо и почитать и подумать. И тогда придет ощущение доступности и даже красоты этого глубинного, но близкого микромира.
ВОЛНОВЫЕ И ВЕРОЯТНОСТНЫЕ СВОЙСТВА. МИКРОЧАСТИЦ ........,...,..,.,
§ 1. О специфике микромира ....... —
§ 2. Что такое вероятность .,,..,, 9
§ 3. Некоторые свойства вероятности .... И
§ 4. О полях или о величинах, зависящих от
точки пространства.........13
Плотность вероятности и распределение
вероятности............15
Волны вероятности, а также и другие
волны .....,........17
§ 7. Волновая функция..........20
§ 8. Почему у микрочастиц должны быть волновые свойства...........22
§ 9. Как подтверждается на опыте наличие у
микрочастиц волновых свойств .... 24
§ 10. Как подтверждается на опыте вероятностная природа волновой функции ..... 29
§ 11. Фундаментальная роль вероятности в микромире ...........32
Глава П. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ Физики МИКРОМИРА . , .
§ 1. Соотношение неопределенностей.....
§ 2. Почему в микромире нет траектории . . .
§ 3. Переходная область между механикой микромира и классической механикой . . . ,
S 4. Квантование физических величин . . , , 40
§ 5. Спектры физических величин ...... 43
§ 6. Принцип суперпозиции для волн вероятностей ......!........ 45
§ 7. Распределение вероятностей для значений
физической величины......... 46
§ 8. Почему волну де Бройля нельзя записать так же, как другие плоские монохроматические волны........... 48
§ 9. О вещественных, мнимых и комплексных
числах............... 50
§ 10. Как же все-таки записать волну де Бройля 52
§ 11. Об интерференции вероятностей .... 53
§ 12. Об измерении физических величин ... 56
§ 13. Принципиальные особенности измерений
в микромире . ,.......» , 57
§ 14. О редукции волнового пакета...... 59
§ 15. Средние значения физических величин , . 62
§ 16. Квантовые стационарные состояния . . , 64
§ 17. Уравнение Шредингера .,.,.... 67
НЕКОТОРЫЕ ВАЖНЫЕ ПРИМЕРЫ ПОВЕДЕНИЯ
МИКРОЧАСТИЦ ................ 70
§ 1. Частица в потенциальной яме...... —
§ 2. Хвосты волновых функций в классически
запрещенной области......... 72
§ 3. Гармонический осциллятор ....... 74
§ 4. Нулевая энергия ......, ... 77
§ 5. Туннельный эффект . ?........ 79
§ 6. Об альфа-распаде........... 83
§ 7. О термоядерной реакции и проницаемости
барьера .....,, ..... 85
§ 8. Момент импульса в классической механике 86
§ 9. Момент импульса в физике микромира . . 87
§ 10. Квантование орбитального момента импульса ........... 88
§ 11, Магнитный момент......... 90
§ 12. Доквантовые представления об атоме
водорода............ 93
§ 13. Квантовая теория атома водорода .... 94
§ 14. О волновых функциях атома водорода . , 100
§ 15. Опыты, свидетельствующие о наличии у электрона внутреннего вращения—спина . 103
§ 16. Еще немного о спине......... . 105
§ 17. Расщепление энергетических уровней из-за
взаимодействия......., . . . 1С6
Глава IV. СИСТЕМЫ МИКРОЧАСТИЦ ,,,,,...... 109
§ 1. Неразличимость тождественных частиц . . —
§ 2. Симметричные и антисимметричные волновые функции............111
§ 3. Одинокие фермионы.........ИЗ
§ 4. Общительные бозоны. Сверхтекучесть . .114
§ 5. В чем еще проявляется «общительность»
бозонов......... ... 117
§ 6. Фононы и другие квазичастицы . . . . ,119 § 7. Квантование электромагнитных волн . . .120
§ 8. Об античастицах , .... ( . , ... 121
Заключение , ,,,,,,. „ „ , „ „ , , , ,, .123
Цена книги: 50руб.
