Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики (1185114), страница 132
Текст из файла (страница 132)
Дж. Томсона. Это, позволило ему сделать вывод, что следует «гоеоригь не о приближенном характере теории, а о ее абсолютной точности». Как же была воспринята современниками Планка его удивительная квантовая гипотеза, столь отличающаяся по духу от идей и основ классической физики, идущая вразрез со всем физическим мировоззрением того времени? После исторического заседания 14 декабря — дня, положившего начало квантовой теории, а вместе с ней и всей современной физике, коллеги Планка расходились с двойственным чувством. С одной стороны, они ничего не могли возразить против теоретического вы- вода закона излучения, о котором только что услышали.
Но с другой стороны, слишком новой и необычной была гипотеза, положенная в основу этого вывода. Ее необычность заключалась в том, что она не укладывалась в рамки классической физики, согласно представлениям которой обмен энергией между отдельными излучениями мог происходить только непрерывно и в любых количествах. Это представление казалось само собой разумеющимся и никогда не вызывало сомнений. Квантовая же гипотеза Планка ставила под сомнение этот «очевидный» факт — она трактовала энергетический обмен как прерывный, дискретный процесс. Однако никто из физиков, включая и самого автора квантовой гипотезы, в этот день не представлял себе, что присутствует при рождении новаторской революционной теории, которой вскоре суждено бьгло преобразовать всю физику.
Небольшой круг специалистов — теоретиков и экспериментаторов, занимающихся вопросами излучения, дискутироаали о формуле Планка, отмечая необычность гипотезы, положенной в основу вывода, и слабые места этого вывода. Сам Планк получил большое моральное удовлетворение, когда узнал об одобрении его гипотезы Больцманом. Последний, ознакомившись с содержанием доклада от 14 декабря, прислал Планку письмо, в котором выразил интерес и согласие с изложенными там идеями. В период 1900 — 1905 гг. в физической литературе не появлялось каких-либо откликов на необычную гипотезу Планка. И хотя данная им формула излучения была признана единственно правильной, поскольку она хорошо совпадала с опытными данными, понятие о квантах, предложенное для обоснования формулы, было принято весьма сдержанно.
Отношение к квантовой гипотезе современников Планка В какой-то мере этот факт можно объяснить тем, что в период революционных открытий 1900 — 1905 гг. теория излучения не являлась центральной проблемой физики и не стояла в центре физических дискуссий того времени, как это было, например, с явлением радиоактивности, открытием и исследованием электрона и другими новейшими открытиями. Следует вспомнить и тот факт, что это было время острых нападок Маха и его последователей на Больцмана и молекулярно-кинетическую теорию. Каково было отношение к квантовой гипотезе после 1905 г."т Английские ведущие физики Рэлей и Джинс, работавшие в области теории излучения, не сочувствовали квантовой гипотезе и не сделали попыток развить ее дальше, хотя и уделили ей внимание в дискуссии на страницах журнала «51а1цге», Сопоставляя свой подход к проблеме излучения с планковским, Рэлей писал: «Критическое сравнение двух приемов представляло бы интерес, но пдка последующая аргументация Планка не имела успеха, я не в состоянии понять его метод.
Поскольку его формула применима ко всем длинам волн, она имела бтн большее значение, если бы она была надежно установлена. С другой 31 я М Гьвьеер 481 стороны, рассуясдение, ведуи1ее к уравненюо р(чТ] = (8пчцс') йТ, о«снь просто и зта формула представляетсн мне необходим»~я следе~вием закона- равномерного распределения знергии, установленного Максвеллом и Больцманом. Мне трудно понять, как другой прием, также базирующийся на идеях Больцмапа, может привести к иному результату» [79, ч. !1!].
Джинс, признавая универсальный характер закона о равномерном распределении энергии по степеням свободы, делал все возможное, чтобы вывести закон излучения на основе классических представлений, и критиковал Планка за «непоследовательность» его статистических идей. В частности, он указывал, что Планк не должен был, введя дискретные порции энергии а, на этом остановиться, а что следовало бы перейти-к пределу в-»О и тогда средняя энергия осцпллятора оказалась бы равной нТ в полном соответствии с теоремой о равномерном распределении энергии по степеням свободы. Первым ученым, кто не только отдал должное квантовой гипотезе, но и внес в нее нечто принципиально новое, был А. Эйнштейн. Путь, которым продвигался Планк в поисках решения проблемы черного излучения, Эйнштейн назвал «столь же рискованным, сколь и гениальными В своей классической работе «Об одной! эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света», опубликованной в 1905 г., Эйнштейн пошел значительно дальше Планка, сделав предположение, что само излучение ведет себя так, как есля бы оно состояло из квантов энергии.
Это допущение позволило ему легко и просто объяснить такие явления, как фотоэффект, правило Стокса для флуоресценции и фотоионизации газов. Эти явления не моглп быть объяснены ранее на основе классической электромагнитной теории света. В последующие годы Эйнштейн неоднократно возвращался к проблеме излучения и, в частности, к квантовой гипотезе. Не мог оп, естественно, пройти и мимо дискуссии о законе равномерного распределения энергии по степеням свободы, в которой, как указывалось выше, принимали участие ведузцие физики того времени — Г.
Лоренц, Рэлей, Джинс„Рити и др. В 1909 г. Эйнштейн опубликовал работу «К современному состоянию проблемы излучения», в которой высказал свою точку зрения по дискутпруемому предмету. Оп отметил, что Джинс не прав в своем утверждении относительно универсальности закона распределения энергии по степеням свободы.
«Мненюо Джинса; — писал Зйнгитейн,— »1ожно противопоставить утвержденпе о том, ято применять общие результаты статистическон механики к полосни заполненной излунениели по-видилюму, недопусти,ио». Вместе с тем Эйнштейн пишет:, «Нельзя сомневаться в тон, нто нами современное теоретинеские представления с необходилюстью приводят к закону, защищаемому Джинсом. Но с не л~ентнией уверенносгтно можно утверждать, «то закон Джинса протипоренит опыту» [62, с.
166]. Точка зрения Эйнштейна сводится к тому, что Плапк, введя принципиально новое представление о квантах, в основу своей 482 теории положил сугубо класси ~ееьпе представления — статистику Больцмапа и электродинамику й[аксвелла — Лоренца, Последовательное применение этих теорий неизбежно должно приводить к закону Рэлея — Джинса: «Форл~ула излучения Планка песовмелима с теоретическими оыовалт, из которььх Планк исходил». Эйнштейн предлагает видоизменить теорию Планка таким образом, чтобы постулпровать квантовую гипотезу, которая в этом случае явилась бы не чужеродным элементом, а основой теории.
Вот мнение некоторых физиков о гипотезе Планка. Макс Борн вспоминает: «Я позволю себе говорит~ о моем собпвеином опыте. В Геттингене, насколько я припоминаю, ч ничего не сльшал о квантих; также и в Ке,ибридже, где я весной и летом 1906 г несколько льесяцев слушал лекции Дж. Дж. Томсона и Лармора .. Только тогди, когда я осспьчо 1906 г. приехал в Бреславль к Луммеру и Принсгейму, я попал в настоящую квантовую атмосферу. Ибо оба оип внесли существенный вклад в эксперимеюальное изучение черного излучения. Но, хотл в центре дискуссии стояла формула Планка, обсуждаюи1ие склонны были гипотезу Планка о квантовании энергии рассматривать как предварительную раоочую гипотезу» [4[. А.
Эйнштейн впоследствии вспоминал: «Сдкоре -после основополагающей рабств» Л ланка» стило ясно, «что ни .пеханика, ни термодинамика не люгут претендовать нп полную точность» [за исключением предельных случаев) ...» Уже вскоре после появления основной работы Планка о~ увидел, «к каким следствиям ведет этот закон теплового излучения как для фотоэлектрического эффекта и других родственньж ел~у явлений, так и для тепло. ежкости тел, в частности твердых тел» [62, т. 41. «Закон квантов энергии Ьч Планка был ие продолжением старой физиюи а переворотом в ией.
Следующие десятилетия все яснее показывали, насколько глубок был этот переворот и также насколько он был необходили Именно с помощью квантов стало возможным понимание ато,иных яолений» ьц Через десять лет после великого открытия Планка вопросы квантовой теории уже стояли в центре внимания первого Сольвеевского конгресса, специально созванного для обсуждения проблем квантовой теории. Участниками этого конгресса были выдающиеся физики, благодаря трудам которых квантовая теория получила признание и развитие в последующие годы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
