к
178
∑
КАВИТАЦИЯ – КЮРИ НҮКТЕСІ
476
477
Т.
Карманның Эйнштейн теориясын дәлелдей түсуі
қатты денелер теориясын
дамытуда ерекше маңызды болды.
1913 жылы Н.
Бор энергияны кванттау идеясын атомның құрылыс теория-
сына қолданды,
атомның ғаламшарлық (планетарлық) моделі 1911 жылы
ағылшын физигі Эрнест
Резерфордтың (1871–1937) жүзеге асырған тәжіри-
бесінің нәтижесінде жасалған болатын. Осы модель бойынша атомның ортасында
атомның бүкіл дерлік массасы шоғырланған оң зарядталған ядросы; ядроның
төңірегіндегі орбита бойынша теріс зарядталған электрондар айналатын болды.
Электрондардың осы қозғалысын классикалық физика түсінігі бойынша қарас-
тыру күтпеген (парадоксты) нәтижеге – атомдардың тұрақты болмау жағдайына
ұрындырды; классикалық электрдинамиканың қағидасы бойынша
электрон атом
ядросының төңірегіндегі орбитада тұрақты түрде мәңгі қозғала алмайтын
болды, оған себеп электрон ядроны шыр айналған кезде оның электрмагниттік
толқын – сәуле шығаруы тиіс, сол себепті электронның энергиясы үздіксіз түрде
бірте-бірте кеми бастайды да, оның қозғалыс орбитасы ядроға қарай жақындамақ,
ақыр соңында ~10
–8
секунд уақыт өткенде
электрон ядроға құлап түспек,
осының салдарынан атом «жойылмақшы», іс жүзінде атомның бастапқы тұрақты
қалпында қалатыны белгілі. Осыдан шығатын қорытынды: классикалық физи-
каның тұжырымдалған заңдылығының зат атомдарындағы электрондардың
қозғалысын түсіндіре алмайтындығын, яғни классикалық физиканың бұл ай-
тылған жайтқа қолданылмайтындығын аңғартты.
Осы шарасыз жағдайдан құтылу үшін Нильс
Бор мынадай болжам ұсынған:
Ньютон механикасы электрондардың атом ядросының өрісінде қозғалуы үшін,
кванттаудың белгілі шарттарын қанағаттандыруды талап ететін классикалық
орбитаға арналған әсер шамасы Планк тұрақтысына (h) еселік бүтін шама болуы
керек. Н.
Бор электрон кванттаудың рұқсат етілген орбитасы бойынша
қозғалғанда (яғни энергияның белгілі бір деңгейінде болғанда) жарық
толқындарын шығармайды деген постулат тұжырымдаған. Электронның
тек бір орбитадан өзге екінші орбитаға, яғни энергияның бір деңгейінен
(
і
) энергиясы аз екінші өзге деңгейге (
k
)
ауысқанда ғана hν=
і
–
k
энергиялы
жарық кванты шығады. Атомның сызықтық спектрі осылайша пайда болған.
Атомдардағы энергия деңгейлерінің болатындығын 1913 – 14 жылы жүзеге
асырылған Франк-Герц тәжірибесі растаған.
Н.Бор осылайша жарықтың екіжақтылығын (дуализмін) бейнелейтін квант-
тық тұрақты шаманы (h) пайдалана отырып, осы шаманың, классикалық
механикадан едәуір айырмашылығы болатын атомдағы электрондардың қозғалысын
КАВИТАЦИЯ – КЮРИ НҮКТЕСІ
476
477
к
178
∑
анықтайтын заңдылығын көрсетті. Осы факт кейіннен корпускулалық-толқындық
екіжақтылықтың (дуализмнің) негізінде түсіндірілді.
Н.Бор теориясының жетістігіне, кванттық теорияның бұрынғы жетістіктері
сияқты теориялардың логикалық тұтастығын бұзу есебінен қол жеткізілген
болатын: бір жағынан Ньютон механикасы, екінші жағынан – бұл механикаға
жат жасанды, оған қоса классикалық электрдинамикаға да қайшы келетін
кванттау ережесі қатыстырылды. Сонымен қатар Бор теориясы молекулалар
құруға әкеп соқтыратын атомдар арасындағы байланыстың тууына себепкер
болатын электрондардың атомдардағы (тіптен гелий атомындағы) күрделі
қозғалысын түсіндіруге де әлсіз болды. Бордың «жартыкеш» теориясы электрондар
энергиясының бір деңгейден өзге екінші деңгейге ауысқан кезіндегі қозғалы-
сының қандай болатыны туралы да жауап бере алмады. Атом теориясы мәселелерін
әрі қарай дамыту атомдағы электронның қозғалысын классикалық механика-
ның (белгілі траекториядағы, немесе орбитадағы қозғалысын) ғылыми
атауларымен, ұғымдарымен сипаттауға болмайтындығын көрсетті. Электронның
деңгейлер арасындағы қозғалысы жайындағы сұрақ электрондардың атомдағы
тәртібін анықтайтын заңдылықтар сипатымен сыйымсыз болғандықтан, жаңа
теорияның қажеттілігі туды, оған тек
атомның бастапқы және соңғы тұрақты
күйіне ғана қатысты шамалардың енгені қажет болды. 1925 жылы неміс
физигі Вернер
Гейзенберг (1901–1976) әлгіндей сырт көріністі (формальді)
сұлба құрды,
электронның ондағы координаттары мен жылдамдықтарының
орнына дерексіз (абстрактілі) алгебралық шамалар –
матрицалар қатысты-
рылған; матрицаның бақыланатын шамалармен (кванттық ауысулардың энергия
деңгейлерімен, қарқындылықтарымен) байланысы қайшылықсыз жай ереже-
лермен берілген. В.Гейзенбергтің осы ғылыми көзқарасын неміс физиктері:
Макс
Борн (1882 – 1970) мен Паскуаль Иордан (1902 – 1980) дамытқан. Осы-
лайша
матрицалық механика пайда болған. Көп ұзамай
Шредингердің
теңдеулері шыққан соң толқындық (Шредингердің теңдеулеріне негізделген)
және матрицалық механиканың математикалық эквиваленттігі (парапарлығы)
көрсетілген. 1926 жылы М.Борн де Бройль толқындарына ықтималдық түсінік-
теме берген.
Кванттық механиканы қалыптастыру ісінде П.
Дирактың сол кезеңдегі ғылыми
жұмыстарының маңызы зор болды. 1927 жылы В.
Гейзенберг классикалық
ұғымдар мен түсініктерді микронысандарға қолдануды шектейтін анықталмау
принципін тұжырымдағаннан кейін кванттық механика физикалық айқын негізді
және математикалық үйлесімді жарақталған жүйелі теория ретінде біржолата
