56 Под знаком кванта.— М.: Сов. Россия, 1984.— 352 с., ил.
Квантовая физика — самое выдающееся открытие XX века. Она стала основой технотронной эры, без нее не было бы ни атомной энергии, ни транзисторов, ни спутников. Только с помощью квантовой физики удалось объяснить структуру и химические превращения веществ, понять строение Солнца и звезд, происхождение химических элементов, процесс фотосинтеза — практически ни одно глубокое явление природы невозможно попять и объяснить без квантовых идей.
Цель книги — познакомить читателя-неспециалиста с основными фактами квантовой физики и историей их открытия, донести до него красоту идей науки о квантах и неожиданные их следствия. Ярко и образно, достаточно строго, по вполне доступно автор рассказал об основных фактах и понятиях современной науки.
Цинга рассчитана на широкие круги читателей.
«Настоящее колдовское исчисление»,— писал о квантовой механике Альберт Эйнштейн своему другу Мишелю Бессо в декабре 1925 года: 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 не 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 квантовые идеи можно сравнивать лишь с такими взлетами мысли, как система Коперника, законы Ньютона, учение об электричестве. 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 логическую структуру науки о квантах и почувствует красоту ее неожиданно простых следствий.
ОГЛАВЛЕНИЕ
От автора.................. 3
Часть первая. ИСТОКИ
Глава первая................. 5
Атомы.................. 6
Лучи.................. 11
Кванты................. 15
Вокруг кванта............... 18
До и после Демокрита.......... 18
Тит Лукреций Кар............ 19
Ньютон об атомах............ 21
Глава вторая................. 21
Спектры................. 22
Ионы.................. 26
Лучистая материя............. 28
Атомы, электроны, лучи........... 34
Вокруг кванта............... 35
Открытие спектрального анализа....... 35
У истоков телевизора........... 37
Уильям Крукс............. 38
Кинетическая теория газов......... 39
Михаил Васильевич Ломоносов....... 41
Глава третья ................. 42
Планетарный атом............. 43
Спектральные серии.......... . . 47
Фотоны................. 51
Победа атомистики............. 55
Вокруг кванта............... 59
Неразрезаемый атом........... 59
Дифракционная решетка......... 60
Что сделал Резерфорд?.......... 60
Световое давление............ 62
Глава четвертая................ 63
До Бора................. 63
Атом Бора................ 65
После Бора................. 70
Формальная модель атома........... 73
Вокруг кванта .............. 78
Нильс Хенрик Дэвид Бор......... 78
Опытное доказательство постулатов Кора .... 80
Глава пятая................. 81
Учения древних.............. 82
Первые попытки.............. 83
Элементы и атомы............. 86
Таблица элементов .......... ^о
Периодический закон.......... у<
Вокруг кванта.............. t)^
Атомы и люди............. yj
»
Часть вторая. ИДЕИ
Глава шестая............. 9g
Теория Бора глазами современников..... 99
Явление, образ, понятие, формула........ \(\\
Матричная механика Гейзенберга........ 104
Вокруг кванта............... Ю9
Фундамент физики........... 109
Глава седьмая................ 112
Луи де Кройль.............. ИЗ
Волны материи.............. Ц4
Оптико-механическая аналогия......... 117
Волновая механика Шре'дннгера........ 121
Вокруг кванта............... 124
Жизнь.................. 124
...и атом Вошковича........... 125
Пауль Эренфест (1880-1933)........ 127
Глава восьмая................ 128
Уравнение Шрёдингера........... 131
Смысл г|>-функции............. 134
Образ атома............... 135
Квантовая истина............. 140
Вокруг кванта............... 142
Опыт Комптона............. 142
Дифракция электронов.......... 143
Глава девятая................ 145
Корпускулярно-волновой дуализм........ 146
Соотношение неопределенностей........ 148
Принцип дополнительности.......... 152
Вокруг кванта............... 159
Дуализм и неопределенность........ 159
Поэты и принцип дополнительности..... 160
Глава десятая................ 161
Игра в «орел — решку» и стрельба в тире..... 161
Дифракция электронов............ 165
Волны вероятности............. 166
Электронные волны............. 169
Атом и вероятность ............. 170
Вероятность и спектры атомов......... 173
Причинность и случайность, вероятность и достоверность .................. 174
Вокруг кванта............... 177
Люди, события, кванты.......... 177
Глава одиннадцатая.............. 186
Что такое атом? Что такое квантовая механика? . . . 187
Физическая реальность........... 191
Вокруг кванта............... 195
В поисках последних понятий........ 1"а
350
Часть третья. ИТОГИ
Глава двенадцатая............... 200
Вильгельм Конрад Рентген.......... 201
Лпри Лнтуан Пеккерель........... 204
Пьер н Мария Кюри............. 207
Эрнест Резерфорд и Фредерик С.оддн....... 210
Энергия радия .............. 215
Вокруг кванта............... 216
Рентгеновские волны........... 216
Глава тринадцатая............... 218
Химия радиоэлементов ........... 219
Изотопы ................ 220
Радиоактивное семейство урана ........ 223
Стабильные изотопы............ 226
Энергия радиоактивного распада ........ 227
Энергия связи ядер ............. 232
Вокруг кванта............... 235
Уран ................ 235
Земля и радий............. 235
Рыцари пятого знака........... 236
Глава четырнадцатая.............. 237
В глубь ядра............... 238
Нейтрон................. 240
Искусственная радиоактивность ........ 242
Медленные нейтроны............ 245
Деление ядер............... 247
Вокруг кванта............... 250
Письма о делении............ 250
Глава пятнадцатая............... 253
Туннельный эффект............. 253
Эффективные сечения реакций......... 261 .
Нейтронные сечения...... ..... 263
Деление ядер............... 267
Вокруг кванта............... 269
Меченые атомы............. 269
Радиоуглеродный метод датировки...... 270
Глава шестнадцатая.............. 272
Цепная реакция .............. 273
Ядерный реактор............. 281
Вокруг кванта............... 284
Спонтанное деление урана......... 284
Естественный ядерный реактор Окло..... 285
Глава семнадцатая............... 286
Атомная энергия.............. 287
Плутоний................ 290
Атомная бомба.............. 293
Атомная проблема............. 297
Вокруг кванта............... 299
Хронология атомной эры......... 299
Содди об атомной энергии......... 304
Глава восемнадцатая.............. 307
Свет Солнца............... 308
Тигли элементов.............. 312
Судьба Солнца.............. 317
ч
Вокруг кванта............... 321
Солнце, жизнь и хлорофилл........ 321
Жизнь под Солнцем........... 325
Солнце на Земле............ 328
Кванты вокруг нас............ 329
Часть четвертая. РАЗМЫШЛЕНИЯ
Глава девятнадцатая.............. 330
Возникновение научного метода........ 331
Сущность и развитие научного метода...... 333
Истинность и полнота научной картины мира..... 336
Наука и человечество............ 338
Границы научного метода........... 340
Наука и искусство............. 341
Будущее науки.............. 345
Послесловие................. 347
Цена: 150руб.
