История и методология физики

«Физика мальчишек» 
Термин «квантовая механика» впервые появился в заголовке статьи Макса 
Борна в 1924 г. Почти тождественный термин «механика квантов» ввел Лоренц в 
своем докладе «Старая и новая механика» в конце 1923 г.
Современная квантовая механика была создана за сравнительно короткое время 
в период с 1925 по 1927 г. Это был период коренной ломки устоявшихся понятий и 
представлений. Для этого периода была характерна, по образному выражению 
Эйнштейна, «драма идей». Новые идеи возникали в результате научного озарения ге-
ниальных умов. Удивительно, что новые результаты были получены раньше, чем 
становился понятным их смысл. Первый прорыв на пути создания квантовой 
механики сделал немецкий физик Вернер Гейзенберг (1901-1976) летом 1925г.
Свои догадки Гейзенберг изложил в первой статье «О новом квантово-
механическом толковании кинематических и механических соотношений», которая 
поступила в редакцию журнала 29 июля 1925 г. Этот день считается днем рождения 
современной квантовой теории. За свою работу Гейзенберг был удостоен 
Нобелевской премии в 1932 г. 
В этой работе Гейзенберг представил первый вариант квантовой механики в так 
называемой матричной форме.
Гейзенберг полагал, что в теории должны содержаться только наблюдаемые 
величины, такие как испускаемые и поглощаемые кванты, частота и амплитуда «чего-
то» колеблющегося в атоме. Частота проявляется в цвете спектральных линий, 

---

амплитуда - в их яркости, интенсивности. Знание частот, согласно комбинационному 
принципу, дает возможность определить «энергетическую лестницу» в атоме. Если 
известны амплитуды, то можно, по идее Эйнштейна, вычислить вероятности 
квантовых переходов - скачков. Такой подход, по замыслу Гейзенберга, устраняет 
непоследовательность теории Бора - движение электрона по воображаемым орбитам. 
Для того чтобы найти соотношения между наблюдаемыми величинами, 
Гейзенберг придумал, как он считал, новый математический аппарат. В теории 
Гейзенберга каждая наблюдаемая физическая величина характеризуется двумя 
числами, которые определяют начальное и конечное состояния системы. Например, 
координате х соответствует совокупность матричных элементов x
nm
, где числа п, т 
характеризуют начальное и конечное состояния. Гейзенберг получил замкнутую 
систему уравнений для наблюдаемых величин и рассмотрел конкретную модельную 
задачу - гармонический осциллятор. Своим матричным методом он нашел 
энергетический спектр осциллятора, содержащий нулевую энергию, и рассчитал 
вероятности переходов между различными уровнями энергии. Надо сказать, что за 
полгода до публикации статьи Гейзенберга существование нулевой энергии было 
надежно установлено в экспериментах американского физико-химика Роберта 
Малликена (1896-1986). 
На основе своего анализа Гейзенберг впервые пришел также к потрясающему в 
то время заключению: в теории, согласованной с комбинационным принципом Ритца, 
не может быть классического понятия о траектории электрона внутри атома. Это было 
первым шагом на пути открытия соотношений неопределенности. 
Вольфганг Паули, ровесник и друг Гейзенберга, считал, что новые идеи в физике 
и вообще новая квантовая механика являются уделом «мальчишек», каким он в то 
время был сам, а также Гейзенберг, Иордан, Дирак. Поэтому он восторженно встретил 
идеи Гейзенберга, говоря в июле 1925 г., что это была «утренняя заря, начало 
рассвета квантовой теории». Одним из первых ознакомился со статьей Гейзенберга и 
Макс Борн, входивший в число тех, кто «делал» новую квантовую физику. По 
сравнению с «мальчишками» Борн был уже «стариком». Макс Борн был, как он 
впоследствии вспоминал, «совершенно очарован» работой Гейзенберга. Вместе с тем 
он заметил: «Каким талантливым невеждой надо было быть, чтобы не знать