§15.1. Основные понятия квантовой механики
В начале XX в. выяснилось, что классическая наука при применении ее к объяснению атомных явлений приводит к противоречиям с опытом. Оказалось, что движение частичек очень малой массы (например, электронов), происходящее в очень малых областях пространства, подчиняется особым закономерностям. Главные из особенностей сводятся к следующим:
1. Физические величины, характеризующие микросистемы, могут принимать в данных условиях не все возможные с точки зрения классической науки значения, а только определенный набор значений. Такой набор допустимых значений получил название спектра.
2. Системам присущ вероятностный характер реализации допустимых значений. «Система бродит по разрешенным значениям». Причем существует определенная вероятность проявления каждого из разрешенных состояний.
Объекты, для объяснения поведения которых необходимо учитывать указанные особенности, получили название квантово-механических систем.
Чтобы создать теорию квантово-механических систем, потребовался новый математический аппарат, который бы учитывал вероятностное поведение квантово-механических систем. Раз система ведет вероятностно с точки зрения классических представлений, т.е. ни одну из известных физических величин нельзя однозначно приписать квантово-механической системе, придумали новую, которая хоть и не имела физического смысла, но зато однозначно характеризовала эту систему. Такой величиной стала некоторая функция ψ, которая подобна функции, описывающей поведение волны. Поэтому эту функцию назвали волновой функцией, а про квантово-механические системы стали гово-
рить, что они обладают волновыми свойствами. Тем самым движение материальной частицы стали рассматривать как волновой процесс, для которого справедливо соотношение: