Физические основы квантовой теории. (1980)

Рулетка на фоне природы.

Мультфильм, показывающий выстрел из пистолета.

Прибор, при помощи которого из статичных изображений создаются двигающиеся образы.

Мультфильм, передающий движения лошади.

Кинокамера.

Планета Земля.

Хроника 1920 года.

Полет на воздушном шаре.

Обратная съемка.

Столкновение паровозов.

Обезьяна с сигаретой.

Кадры мультфильма, где реальная картинка воспринимается не так как ее сняли.

33 элементарные частицы языка.

Мультфильм, выстрелом из пистолета из элементов языка формируется слово лошадь.

Знаки зодиака.

Телефонный аппарат и другие кадры.

Наука это попытка привести хаотическое многообразие нашего чувственного опыта в соответствие некоторой единой системой мышления.

Цитата Эйнштейна.

Мы как дети с трудом пишем буквы алфавита мироздания.

Без букв невозможно построить даже самое простое понятие.

Квантовая теория глазами кино.

Хирургический инструмент.

14 декабря 1900 года открылась квантовая эра в естествознании.

Теория Макса Планка - порция энергии непрерывного процесса излучения световых волн.

Кадры мультфильма, в которых рояль под именем M.PLANK играет мелодию Лунной сонаты.

Между двумя изображениями Земли идет поток абстрактных частиц.

Стилизованный глаз в руке человека.

Рисунок-портрет Ньютона.

Часовой механизм.

Комбинированная съемка часов на березе.

Повторение кадров из начала фильма.

К концу XIX века некоторые теории стали вызывать вопросы, например, излучение и поглощение света нагретыми телами.

По теории классической физики полость абсолютно черного тела заполнена волнами разной частоты колебаний.

Формула Рэлея-Джинса.

Каждой стоячей волне предписывается энергия пропорциональная абсолютной температуре.

Спектр цвета на фоне системы координат.

С уменьшением длины волны плотность энергии равновесного излучения должна расти неограниченно.

Новый закон Планка об излучении абсолютно черного тела.

Исходя из представлений о дискретном характере излучения, он допустил, что энергия квантов пропорциональна частоте.

Понятие постоянной Планка.

Постоянная Планка как символ перехода от законов классической физики к квантовым законам.

Мультфильм, шары бьются друг о другом.

Часы, шестеренки часов.

Маятник.

Небо.

Хроника 1920 года.

Секундомер на фоне циферблата.

Фотография Альберта Эйнштейна.

Другой проблемой, нерешенной с позиции классической физики, были закономерности фотоэффекта.

В 1905 году Эйнштейн применяет квантовую гипотезу для объяснения явления фотоэффекта.

Чередование кадров, постоянно повторяющихся в фильме.

Эйнштейн говорил, мы должны предположить, что однородный свет состоит из зерен энергии световых квантов, несущихся в пространстве со скоростью света.

Кадры со скачущей лошадью.

Позже эти частицы назовут фотонами.

Уравнение Эйнштейна.

Масса покоя фотона равна 0.

Согласно квантовым представлениям, энергия фотона расходуется на сообщение выбитому электрону кинетической энергии и тем большей чем больше частота света.

Фотография Альберта Эйнштейна.

Схема опыта Милликена по выбиванию электрона рентгеновскими лучами.

Согласно классической теории электромагнитные волны могли раскачать и вырвать электрон за нескольких секунд.

Опыт зарегистрировал ток за одну двухтысячную секунды.

Интерференция, дифракция и поляризация доказывали волновую природу света.

Большинство физиков считало, что фотоны представляют собой не физическую реальность, а лишь удачный способ описания излучения и поглощения света.

В 1923 году Комптон обнаружил, что в рассеянных рентгеновских лучах наряду с излучением первоначальной длины волны содержатся волны с большей длиной.

Их интенсивность зависит от угла рассеяния.

Для объяснения этого эффекта, пришлось рассматривать рассеяние как упругое столкновение шаров.

Фотону необходимо было приписать не только квант энергии, но и импульс, пропорциональный волновому вектору.

Фотография английских физиков, слева Дж.

Дж.

Томсон.

Модель атома Томсона.

Другой физик с фотографии Эрнест Резерфорд.

Изучая рассеяние альфа-частиц, он открыл атомное ядро.

Планетарная модель атома была надежно обоснована классической механикой.

Согласно классической термодинамике, вращающийся электрон должен упасть на ядро за время порядка нескольких наносекунд.

Нильс Бор сумел объяснить закономерности спектра водорода и стабильность атома с единых позиций.

Бор принял, что существуют стационарные орбиты, находясь на которых электрон не излучает.

Повторяются кадры из начала фильма.

Фотография Нильса Бора.

Переход с орбиты на орбиту сопровождается испусканием или поглощением фотона.

Кадры иллюстрирующие этот факт.

Панорама комнаты летним днем.

К 1923 году число явлений, которые нельзя было объяснить классической теорией стало катастрофически большим.

Фотография французского физика Луи де Бройля.

Ученый пришел к мысли, что надо объединить точку зрения корпускулярной теории с волновой.

Гипотеза де Бройля.

Его гипотеза состояла в том, что движение микрочастиц имеет волновую природу.

Стационарные Боровские орбиты, это орбиты, на которых укладывается целое число волн.

Волны, которые Эйнштейн назвал волнами призраками, подчинялись новым дифференциальным уравнениям.

Эрвин Шредингер нашел математическую формулировку поведения квантовой системы во времени и пространстве.

Вернер Гейзенберг развил квантовую теорию, сформулировав его центральную идею.

Принцип неопределенности.

Вид на летнюю комнату из часов.

Рисунки.

Деревья, шары.

Глядя на звезды, мы никак не влияем на их движение, скорее свет, идущий от звезд оказывает действие на сетчатку нашего глаза.

Стилизованный рисунок глаза и схема прохождения света.

Природа.

В микромире фактор наблюдения не безобиден.

С помощью электронного микроскопа мы глубже проникаем в микромир и еще активнее воздействуем на объект.

При наблюдении атомных объектов это наблюдение критически велико.

Наблюдать, значит вносить нарушения.

В следствие этого, нельзя с одновременной точностью измерить координаты микрообъекта и его импульс.

Можно построить кинематографический аналог этого принципа.

Кинокамера, которая снимает со скоростью, сжимающей время в триста раз.

Объект съемки движущийся фонарик.

По кадрам трудно сделать вывод о том в какую сторону движется фонарик и с какой скоростью.

Формулировка принципа неопределенности означало полный разрыв с классической физикой.

Портрет Эрвина Шредингера.

Он предложил уравнение, позволяющее вычислить вероятность нахождения электрона в атоме.

Рулетка.

Картинка движущегося старинного автомобиля.

Образы квантовой механики зачастую не поддаются наглядному толкованию.

Рисунок корней дерева.

Кинокамера, которая снимает со скоростью, сжимающей время в триста раз.

Вообразим, что во вселенной есть место, где время течет медленнее нашего, земного.

Изображение, снятое с малой скоростью съемки.

Ускоренная съемка.

Снимая случайные фазы бега лошади, киноаппарат зафиксирует странную картину.

Потребуются усилия, чтобы в хаосе случайных фигур обнаружить гармонию движения.

Планета Земля.

Модель никогда не может быть точной копией реальности, она отражает лишь основные стороны наблюдаемого явления.

Повторение первых кадров этого фильма.

Чередование фотографий всех знаменитых физиков, упомянутых в этом фильме.

Хроника 1950 года.

Эйнштейн в своем кабинете.