Оглавление

Эдмунд Тейлор Уиттекер (1873-1956)........ 13

Предисловие...................... 17

Памятка........................ 18

ГЛАВА 1. Эпоха Резерфорда............. 19

А. Беккерель открывает новое свойство урана .... 19

Резерфорд определяет альфа- и бета-лучи....... 20

Кюри открывают полоний и радий........... 21

Виллар наблюдает гамма-лучи.............. 23

Теория радиоактивности Резерфорда и Содди .... 25

Резерфорд доказывает, что альфа-частицы являются атомами гелия.................. 29

Открытие изотопов.................... 35

Свинец как конечный продукт радиоактивности ... 37

Баркла обнаруживает поляризацию рентгеновских лучей......................... 39

Он открывает К- и L-серии............... 42

Брэгг показывает, что скорость электронов, созданных рентгеновскими лучами, достигает скорости первичных электронов в рентгеновской трубке........................ 43

Лауэ предполагает, что можно добиться дифракции рентгеновских лучей на кристаллах ....... 46

Резерфорд открывает строение атома ......... 52

Мозли доказывает, что число электронов, обращающихся вокруг ядра, равно порядковому номеру элемента в периодической таблице........ 54

Резерфорд, подвергая атомы бомбардировке, разбивает их........................ 57

ГЛАВА 2. Теория относительности Пуанкаре и Лоренца 59

Относительное движение Земли и эфир........ 59

Альфа-тела......................... 60

Опыт Троутона...................... 62

Поиск двоякопреломления, вызванного движением Земли........................ 63

Пуанкаре провозглашает принцип относительности . 63

Преобразование Лоренца ................ 65

Напряженности электрического и магнитного полей составляют 6-тензор................ 70

Парадоксальные следствия новой теории ....... 71

Взгляд на гипотезу Фитцджеральда о сокращении с позиций теории относительности ....... 73

Ни одна скорость не может превысить скорость света 74

Пуанкаре определяет, как себя ведут электрический заряд и ток при

преобразовании Лоренца ...........................................................................................................76

Эйнштейн дает релятивистскую формулу для аберрации и доплеровского эффекта......... 77

Обратный эффект Доплера............... 80

Колебания вращающегося стержня ........... 81

Скорость распада мезонов................ 83

Планк открывает релятивистскую динамику .... 83

Релятивистская кинетическая энергия и импульс частицы ........................ 85

Доказательство Льюиса и Толмена........... 87

Связь массы с энергией ................. 91

Новое определение импульса, данное Планком .... 96

Коленчатый рычаг Льюиса и Толмена......... 96

Определение вектора Феликса Клейна......... 99

Тензорное исчисление Риччи .............. 101

Метрика пространства .................. 107

Минковский и Харгрейвс вводят понятие пространства-времени ....................... 109

Минковский открывает тензор энергии ........ 112

Его отношение к релятивистской динамике...... 115

Релятивистская сила, действующая на заряженную частицу ....................... 118

Связь тензора энергии и вектора энергии-импульса . 119

Вектор электромагнитного потенциала.........124

Тензор энергии, выраженный через функцию Лагранжа........................125

ГЛАВА 3. Зарождение квантовой теории.......127

Планк определяет формулу чисто теплового излучения 127

Планк дает ее теоретическое обоснование.......131

Он определяет различные фундаментальные постоянные ........................134

Его более точная формулировка закона Стефана-

Больцмана......................136

Более позднее доказательство закона Планка.....137

Эйнштейн вводит фотоны................139

Его теория фотоэлектрического эффекта........141

Фотохимическое разложение ..............144

Импульс фотона......................144

Выведение доплеровского эффекта из корпускулярной теории света .................. 145

Волновая и корпускулярная теории света ....... 148

Концепция игольчатого излучения Томсона......148

Эйнштейн применяет квантовую теорию к вопросу

удельной теплоемкости твердых тел.......151

Молекулярная теплоемкость газов...........157

Формула Эйнштейна для флуктуаций энергии излучения .......................158

Вторая теория излучения Планка............161

Его третья теория ..................... 163

Зоммерфельд связывает квантовую теорию с теорией действия Гамильтона..............163

ГЛАВА 4. Спектроскопия в ранней квантовой теории 165

Конвей открывает правильный принцип интерпретации спектров...................165

Никольсон находит применение атому Резерфорда и законам квантовой теории ........... 166

Работа Бьеррума с молекулярными спектрами .... 168

Эренфест формулирует закон квантования кинетического момента ..................169

Теория Бора в приложении к бальмеровой серии водорода.......................171

Серии Пикеринга звезды ζ-Корма...........175

Работа А. Фаулера со спектрами ионизированных атомов........................177

Эффект Штарка......................180

Условия квантования Вильсона - Зоммерфельда ... 182

Эллиптические орбиты Зоммерфельда.........183

Теория Шварцшильда и Эпштейна эффекта Штарка 187

Адиабатические инварианты...............188

Системы, в которых возможно разделение переменных 193

Квантовая теория эффекта Зеемана, Зоммерфельда и Дебая.......................196

Пространственное квантование: эффект Штерна – Герлаха .......................199

Принципы отбора.....................200

Внутреннее квантовое число...............203

Спин электрона......................204

Обратный эффект Пашена и аномальный эффект Зеемана.......................207

Строение атома......................209

Рентгеновские спектры..................211

Элемент гафний......................214

Теория электронных оболочек Стонера и Мейна Смита........................215

Принцип исключения Паули ..............216

Квантовая теория дифракции на решетке Дуэна ... 217

ГЛАВА 5. Гравитация.................219

Сложности, связанные с законом Ньютона......219

Вековое неравенство Юпитера и Сатурна.......220

Вековое ускорение среднего движения Луны.....222

Другие аномалии в Солнечной системе........225

Размышления Лоренца о тяготении..........226

Принцип эквивалентности Эйнштейна.........231

Теории Абрагама и Ми .................233

Введение общей метрики Бейтманом..........234

Эйнштейн отказывается от скалярной функции потенциала .......................237

Обобщенные уравнения Максвелла...........243

Общая теория относительности 1915 г.........250

Связь теорий Эйнштейна и Ньютона.........254

Мировая функция Гильберта..............256

Теория Уайтхеда .....................261

Решение Шварцшильда для одной материальной частицы.......................263

Проверка общей теории относительности путем наблюдений ......................267

Модель Уолкера......................271

Эйнштейн вводит величину λ..............273

Мир де Ситтера......................274

Концепция пространственного расстояния ......277

Расширяющаяся Вселенная ...............280

Геометрия Вейля .....................281

Параллельный перенос..................282

Пятимерная теория относительности ..........285

Попытки создания физики, независимой от геометрии 288

ГЛАВА 6. Излучение и атомы в старой квантовой теории .........................293

Эйнштейнова теория обменов энергией между излучением и молекулами..............293

Введение Ладенбургом квантовых концепций в дисперсию и рассеяние света.............297

Эффект Смекала - Рамана................304

Теория рассеяния Крамерса - Гейзенберга.......305

Открытие эффекта Комптона..............308

Гипотеза Бора - Крамерса - Слэтера ..........312

Связь волн с движением частицы, установленная Л. де Бройлем ...................316

Интерференция и дифракция как квантовые эффекты 318

Дэвиссон и Джермер открывают дифракционные эффекты с отраженными электронами .....322

Статистика Бозе ......................323

Статистика Ферми....................330

Астрофизическое приложение статистики Ферми .. 335

Теория Зоммерфельда электронов в металлах .... 338

Термионика и фотоэлектричество в XX веке.....340

Извлечение электронов из холодных металлов с помощью сильных электрических полей ....347

ГЛАВА 7. Магнетизм и электромагнетизм, 1900-1926 гг.....................349

Ланжевен применяет теорию электронов к магнетизму 350

Магнетон Бора ......................355

Опыт Толмена и Стюарта................356

Опыт Барнетта......................357

Эффекты Ричардсона в намагничивании .......357

Проблемы, связанные с однополярной индукцией .. 359

Поле, созданное движущимся электроном.......361

Вывод теории Максвелла Ли Пейджем........362

Теория электромагнитных действий Каннингхэма .. 363

Эмиссионная теория электромагнетизма........365

Явление Литема......................366

Харгрейвс дает интегральную форму теории Максвелла-Лоренца .......................367

Значения Харгрейвса для потенциалов движущегося электрона.....................369

ГЛАВА 8. Открытие матричной механики......371

Гейзенберг основывает квантовую механику на виртуальном оркестре.................371

Введение Гейзенбергом некоммутативного умножения 373

Теория матриц.......................374

Матрица энергии диагональна..............379

Правило коммутации...................379

Решение Борна и Иордана для гармонического осциллятора ......................381

Статья Борна, Гейзенберга и Иордана.........384

Подход Дирака к проблеме ...............386

Каждой физической величине соответствует оператор 389

ГЛАВА 9. Открытие волновой механики ....... 390

Принцип де Бройля, воплощенный в дифференциальных уравнениях

в частных производных………………………………………………………….….390

Уравнение Шредингера: связь с главной функцией Гамильтона.....................393

Квантование как проблема собственных значений .. 396

Атом водорода в рамках волновой механики.....396

Физический смысл волновой функции.........399

Нормировка и ортогональность волновых функций . 401

Общее волновое уравнение ...............403

Строгая эквивалентность уравнений Шредингера

и Гамильтона....................405

Приближение Вентцеля - Крамерса - Бриллюэна ... 409

Суперпозиция состояний ................. 411

Связь волновой механики с матричной........414

Гармонический осциллятор в волновой механике ... 417

Волновые пакеты.....................420

Квантовая теория столкновений.............421

Подход к возмущениям .................428

Эффект Штарка в рамках волновой механики .... 430

Теория эффекта Зеемана в рамках волновой механики ......................433

Вывод Шредингером формулы Крамерса - Гейзенберга для рассеяния................436

Волновое объяснение эффекта Комптона.......439

Системы, содержащие несколько тождественных частиц .........................441

Предметный указатель.................443

Именной указатель ..................453