Страница:БСЭ-1 Том 32. Каучук - Классон (1936)-1.pdf/39

Материал из Викитеки — свободной библиотеки
Эта страница не была вычитана

нениях, отражающих непрерывность и однозначность связи величин, определяющих состояние движения тел. На основании этого казалось достаточным знать законы классической механики, а также свойства атомов (из опыта) для объяснения всех сложных физических процессов. Эта точка зрения казалась правильной, так как она подтверждалась большими успехами, к-рые были достигнуты на ее основе. Но развитие физики 19 в. привело к большим затруднениям. Уже в начале 19 в. Юнг и Френель возродили волновую теорию света; Фарадей создал (30—40-е гг.) электромагнитную теорию поля, к-рая затем получила свое математическое оформление и обобщение в работах Максвелла. В противовес ньютонианской теории дальнодействия, электромагнитная теория поля базируется на теории близкодействия; согласно этой теории, поле является передатчиком действий, исходящих от одного атома к другому и распространяющихся с конечной скоростью. Однако проблема определения взаимодействия электромагнитного поля и нейтрального неизменного атома классической физикой не могла быть решена, равно как и все попытки создания механической модели эфира, носителя поля, кончались крахом и приводили к сомнениям в существовании его.

Затруднения классической электродинамики движущихся тел, экспериментальное доказательство (Майкельсойом) отсутствия неподвижного эфира в том виде, как его представляла классическая физика, привело к созданию Эйнштейном (1905) теории относительности (см. Относительности теория). Механика теории относительности отличается от классической в частности тем, что в ее уравнения входит отношение между скоростью движущегося тела и скоростью распространения электромагнитных процессов, равной 300.000 км/сек. При медленных движениях тел, когда квадратом этого отношения можно пренебречь по сравнению с единицей, уравнения механики теории относительности превращаются в обычные уравнения классической механики. Этим устанавливается нек-рый принцип соответствия между уравнениями теории относительности и уравнениями классической механики; последние таким образом не лишаются смысла, а становятся частным случаем, справедливым всегда, когда возможно пренебречь скоростью тела по сравнению со скоростью света. Однако теория относительности привела не только к обобщению законов классической механики, но и к ломке ее исходных понятий. Суть этой ломки заключается в необходимости отказа от старых представлений об абсолв^гном пространстве и времени, существующих якобы независимо от материи и ее движения. На их место встало понятие пространства и времени, структура к-рых определяется распределением материи и ее движением. Это первое изменение понятий классической физики расчистило дорогу для введения новых понятий К. м. Открытие сложного строения атома и изучение связанного с внутриатомными процессами излучения привело к тем новым затруднениям, к-рые нашли свое предварительное разрешение в установлении К. м. Суть изменения понятий, связанного с затруднениями этого порядка, заключается прежде всего в установлении прерывности (атомизма) действия.

В 60  — х гг. 19 в. Кирхгоф открыл прерывный характер спектров излучения атомов вещества,возбужденных извне (напр. нагреванием тела до определенной температуры). Спектр излучения вещества, находящегося в газообразном состоянии, состоит из определенных дискретных линий (соответствующих определенным частотам), характерных только для данного вещества, — факт, превративший спектральный анализ в могучее и чувствительное орудие для анализа вещества. В 80  — х гг. Бальмеру удалось установить закон распределения линий в спектре водорода, согласно к-рому частоту у колебаний, соответствующих этим линиям, можно найти, если в формуле v = K числу п придавать любое целое значение, большее двух (К есть величина постоянная, равная 3, 29—1016). Вслед за тем Ритц обобщил формулу Бальмера. Но эти формулы были найдены эмпирически. Теоретически объяснить их физика в то время не могла.

После открытия электронов (90-е гг.) и создания электронной теории Лоренца было установлено, что излучение атома связано с наличием внутри атома колеблющихся электронов. Воздействием на них сильным магнитным полем можно изменить характер их колебаний и стало быть характер излучения атома (явление Зеемана, 1896). Таким образом каждый атом должен был содержать в себе нек-рое число электронов («осцилляторов»), колебания к-рых, согласно классической электродинамике, возбуждали электромагнитное поле и давали спектр излучения, состоящий из нескольких основных частот (по числу степеней свободы атома) и соответствующих им обертонов с частотами, образующими арифметическую прогрессию. Эти требуемые теорией частоты, как оказалось, не совпадают с частотами, обнаруженными на опыте и выраженными в эмпирически найденных формулах. Таким образом попытка объяснить спектральные закономерности на основе электронной теории также не удалась. Это затруднение классической электродинамики в теории атома было разрешено только после того, как Нильс Бор удачно применил к теории атома идею «квантов» (1913), развитую Планком и Эйнштейном на основе изучения спектра теплового излучения и явлений фотоэффекта.

Задача изучения спектра теплового излучения сводилась к определению распределения энергии в спектре в зависимости от частоты излучения. Вин, исходя из законов термодинамики и классической электродинамики, нашел, что распределение энергии в спектре (см. Смещения Вина закон) является нек-рой функцией только частоты и температуры. Для того чтобы найти этот закон в окончательном виде, требовалось определить вид этой функции. Эта задача была разрешена Планком в 1900. Так как распределение энергии в спектре не зависит от вещества, а стало быть от конкретного устройства механизма излучающих атомов, Планк представил их в виде простых электрических осцилляторов (т. е. электрических зарядов, совершающих гармоническое колебание около положения равновесия). Эти осцилляторы могут поглощать энергию падающих световых волн, а также вновь излучать ее в пространство. Предположение, что они могут поглощать и излучать любое количество энергии, приводит (на основании статистических соображений) к выводу, что средние значения энергии осцилляторов равны между собою.