Cтраница 3
В области применимости распределения Больцмана, как мы видели, имеет место неравенство Ni / gj 1, и даже при больших числах g - числа N / могут оказаться малыми или сравнимыми с единицей. Более того, как мы увидим в § 39, в котором будет учтен известный из квантовой механики факт дискретности энергетических уровней атомов и молекул, при некоторых условиях, главным образом для низких энергетических уровней, числа g, также могут оказаться сравнимыми с единицей. [31]
В модели Раиса - Рамспергера - Касселя ( РРК) для распада молекул предполагается, что полная энергия, распределенная среди п слабо связанных гармонических осцилляторов, составляющих молекулу, имеет полную свободу перераспределения. В этом смысле п - 1 осцилляторов, связанных со слабым осциллятором, выполняют по отношению к нему роль энергетического резервуара. Эта модель была подвергнута критике Слетером [6], который высказал предположение, что процесс передачи энергии между осцилляторами может быть медленным, поэтому скоростью передачи энергии нельзя пренебречь. Дальнейшее ограничение, налагаемое на обмен энергии, обусловливается дискретностью энергетических уровней квантовой системы. [32]
Чтобы более корректно описать размытие пиков поглощения, Цини исходит непосредственно из правила сумм, предполагая, что с электромагнитным полем заданной частоты взаимодействуют не все N электронов частицы, распределенных по дискретным энергетическим уровням, но только некоторые из них в количестве N, ( со), занимающие высокие уровни. Расчетами выявлено: 1) при уменьшении размера частиц значения сог возрастают, но немонотонно, а осциллирующим образом; 2) ширина резонансного пика является довольно сложной функцией размера частиц, достигающей абсолютного максимума вблизи jD ll А. Существование этого максимума, отсутствующего в ранних вычислениях, считается проявлением дискретности энергетических уровней. [33]
Предположения Бора состоят в том, что каждый атом может обладать не любым значением энергии, а принимает лишь ряд строго определенных, дискретных значений. Энергия атома может изменяться скачкообразно от одного дискретного значения к другому, никаких промежуточных значений энергии атом принимать не может. Эти дискретные значения энергии называются энергетическими уровнями атома. Дискретность энергетических уровней накладывает ограничения на возможные орбиты электрона, по которым он может двигаться вокруг ядра. Природа разрешает электрону двигаться лишь по тем орбитам, которые соответствуют дискретным значениям энергии атома. Дозволенные орбиты электрона являются устойчивыми. Их называют стационарными, а отбор стационарных орбит принято называть квантованием орбит. [34]
Наш замечательный прибор, - рассказывал Бор, - погиб... Он понимал, что без стеклодува восстановить прибор невозможно. Эксперимент так никогда и не был проведен, однако несколькими годами позже в Нью-Йорке другие физики доказали, что предположения Бора были справедливыми. В действительности они обнаружили очень веское доказательство в поддержку гипотезы Бора о дискретности энергетических уровней атома, за что в 1925 году им была присуждена Нобелевская премия. А Нильсу Бору Нобелевская медаль была вручена в 1922 году. [35]
Естественно задать вопрос о более глубокой причине того, что при обычных условиях подавляющая часть энергии связана настолько прочно, что находится в совершенно пассивном состоянии. Почему даже ничтожная ее часть не выходит из этого состояния и не нарушает баланса активной части энергии. На этот вопрос теория относительности сама по себе не может дать ответа. Ответа следует искать в области квантовых закономерностей, одной из характерных особенностей которых является существование устойчивых состояний с дискретными уровнями энергии. Для элементарных частиц энергия, соответствующая массе покоя, может превращаться в активную форму энергии ( в излучение) либо целиком, либо она вовсе не превращается. Малая утечка массы невозможна. Это проверено на опыте в случае электрона и позитрона, но этого следует ожидать и для других элементарных частиц. Поскольку подавляющая часть массы атомов находится в форме массы элементарных частиц, невозможность малой утечки массы должна иметь место и для атомов. Кроме того, нужно иметь в виду дискретность энергетических уровней. [36]