Конец истории квантовой гипотезы

назад http://www.proza.ru/2016/05/03/2100

Современная интерпретация квантовой механики-4

Конец истории квантовой гипотезы

Скоро, всего через 2 года, исполнится 100 лет со дня присуждения Максу Планку, известному немецкому физику-теоретику, Нобелевской премии «в знак признания услуг, которые он оказал физике своим открытием квантов энергии» (цитата из формулировки Нобелевского комитета)
Между тем открытие своё Планк сделал еще в конце 90-ых годов 19-го века, но долго не решался представить его научной общественности, опасаясь ущерба для его научной репутации. Причина – исключительная, для физики того времени,  неординарность выдвинутой им гипотезы. 
А выдвинул он её вследствие его работы над проблемой теплового излучения. Которая заключалась в том, что экспериментальные данные по равновесному распределению энергии по частотам излучения нагретых тел (установленные многочисленными исследователями) никак не удавалось привести в соответствие с некоей единой теорией.

Так, в 1893 году, в погоне за "птицей удачи", Вильгельм Вин, путём применения законов термодинамики к электромагнитному излучению. получил формулу, называемую сейчас законом смещения Вина. Однако формула Вина занижала данные экспериментов в длинноволновой части спектра излучения.
Появившаяся же позже теория излучения нагретых тел Релея-Джинса
(увидевшая свет, в версии Джона Релея, в 1900 году, а в окончательной версии, Джеймса Джинса – в 1905 году) давала хорошее совпадение с экспериментальными данными только в длинноволновой части спектра, а при уменьшении длины волны – существенно с ним расходилась.
Но именно Максу Планку удалось получить формулу, наиболее точно соответствующую результатам экспериментов на всех частотах излучения. (которую он и опубликовал  в 1900 г.) Ценой чего была его «сумасшедшая» гипотеза о том, что свет излучается не непрерывно, а некими порциями, которые он назвал квантами действия.(позже названные фотонами)
(замечу здесь , что существует весьма близкая аналогия других явлений к вышеописанным  явлениям.
И эти другие явления мы все неоднократно наблюдали на практике: воду (да и любую другую жидкость) из крана можно заставить бежать струей
(если открыть кран побольше.
И так, как правило, и бывает. Поэтому альтернативу этому мы редко замечаем.),
а можно устроить и такое, чтобы вода шла из крана каплями. И «виновато» в этом поверхностное натяжение жидкости.)

Понятно, что квантовая гипотеза Макса Планка первоначально вызвала настороженную реакцию среди физиков. Но наступил новый век, который был ознаменован началом исследований строения атома
(толчок к которым дали:
1)открытие Анри Беккерелем радиоактивности;
2)открытие Джеймсом Томпсоном необыкновенных свойств катодных лучей.(которые напоминали поток неких частиц)
Было бы весьма некорректным не добавить в этот список также и
3)открытие Герцем фотоэффекта в 1887 году,  а затем исчерпывающее изучение законов этого явления Александром Столетовым.
Сделанные, опять же под занавес 19-го века.)

И только после этого в данном направлении сказали своё слово: 
1)Альберт Эйнштейн (фотонная теория фотоэффекта, 1905 г.),
2)Эрнест Резерфорд, определивший состав радиоактивного излучения (1898 г.), а потом открывший, по сути, ядро атома (1909 г.);
3)Роберт Милликен (открытие электрона, 1910  г.)
4)Нильс Бор (теория многоуровневого строения электронной оболочки атома, 1913 г, основанная на полученных ранее (Густавом Кирхгофом и К) экспериментальных данных о линейчатых спектрах излучения (и поглощения) различных веществ. Которые, как стало известно позже, давали вещества в атомарном состоянии)

Но наиболее критичное влияние на признание квантовой гипотезы Макса Планка оказала, пожалуй, теория Нильса Бора. Давайте разберёмся, почему.
Для объяснения линейчатого характера спектра (атомарных) веществ Нильс Бор постулировал, что в равновесных состояниях атома электроны могут находиться только на дискретном множестве уровней
 (=орбит, называемых стационарными. В знак того, что на них электрон может находиться неограниченно долго.) 
(и, чем более на высокой орбите находится электрон, тем больше его энергия (в атоме))
В случае же, когда какой-нибудь электрон (по некоей неизвестной причине) падает на более низкую орбиту
(на которой еще должно быть вакантное  место. Но это уже детали),
то атом высвобождает энергию в виде излучаемого им фотона. Если же на атом падает фотон, то сообщаемая им энергия вызывает переход электрона на более высокую орбиту
(на которой тоже должно быть вакантное  место. Но это уже детали).

Так вот, что касается такого вот строения электронной оболочки атома, то объяснение его может быть сделано лишь только после учёта волновой гипотезы Луи де Бройля, опубликованного им лишь в 1923 году. Которую сам де Бройль, кстати, сформулировал (вкратце) так:  «быть может, каждое движущееся тело сопровождается волной и что разделение движения тела и распространения волны является невозможным». А отсюда гипотеза: если движение электрона в атоме сопровождается некоей волной, то почему бы дискретность орбит электрона не интерпретировать как результат интерференции этих волн в атоме (вот и получится (с виду) дискретная последовательность максимумов  этой интерференционной картины)
(Более подробное изложение этих соображений сделано автором этих строк и вашим покорным слугой в предыдущих статьях этого цикла http://www.proza.ru/2016/04/14/145)

Что же касается самой квантовой гипотезы Планка, то она просто объясняется исключительно только самой теорией Нильса Бора о многоуровневом строении электронной оболочки атома.
А именно, так: поскольку испускание фотона атомом соответствует переходу электрона с одного уровня на другой, а переход этот, естественно, длится в течение определённого интервала времени, то и получается в итоге не непрерывная (и бесконечная) электромагнитная волна (эмв), а некоторый её (и очень кратковременный, в течение фемтосекунд или даже меньше)  импульс.
(который физики давно уж называют цуг волны.)

Так вот фотон – это просто цуг волны. Который возникает исключительно при излучении эмв атомом. При излучении же эмв другими источниками, например, антенной, цуга волны (а потому фотона) в принципе не может возникнуть, т.к  теоретически антенна может излучать бесконечно (то есть струёй, а не каплями вовсе)
То же самое ("струйность" излучения) относится и к излучению рентгеновских эмв при собственно торможении сильно разогнанного электрона
(то есть до того момента, когда этот электрон непосредственно с атомом взаимодействовать начинает, вследствие чего возникает так называемое атома характеристическое излученье, которое тоже имеет линейчатый характер.
Тогда как на этапе собственно торможения электрона спектр излучения сплошной.)
А отсюда очевидный, но поистине ошеломляющий (для любителей всё квантовать) вывод: "квантованность", если хотите, излучения есть свойство не самого излучения, а его источника.

Но почему же всё-таки энергия излученного атомом фотона тем больше, чем больше частота излучаемого фотона? Быть может, потому, что для излучения более энергичного фотона электрону в атоме приходится преодолеет (между орбитами своими) бОльшее расстоянье? А значит, время излучения этого цуга эмв будет больше?
А отсюда и гипотеза возникает: значение постоянной Планка определяется константами физическими другими. А именно теми, которые в строении атома «участие» принимают.
О нет, ведь постоянная Планка фигурирует и в гипотезе волновой Луи де Бройля, которая и в строении атома «участие» принимает.(см. гипотезу выше, о многоуровневом строении оболочки атома электронной как результата интерференции волн де Бройля)
Так как же тогда вот объяснить существование этой самой постоянной Планка?
А также и её физический смысл?

вперёд http://www.proza.ru/2016/11/22/109