Кіріспе

Физика принципі Нильс Бордың тұжырымдамасы. Физикада сәйкестік принципі – классикалық және кванттық механика арасындағы қарым-қатынас туралы бірнеше негізгі қағидалардың немесе тұжырымдамалардың бірі. Физик Нильс Бор бұл терминді 1920 жылы кванттық теорияның дамуының бастапқы кезеңінде енгізген; ол оны квантталған классикалық орбитальдардың кванттық сәулеленумен қалай байланысатынын түсіндіру үшін пайдаланған. Қазіргі заманғы дереккөздер бұл терминді көбінесе кванттық теориямен сипатталатын жүйелердің мінез-құлқы, үлкен кванттық сандар шегінде классикалық физиканы қайталайды деген идея үшін қолданады: яғни, үлкен орбиталар және жоғары энергиялар үшін кванттық есептеулер классикалық есептеулермен сәйкес келуі тиіс. "Жалпыланған" сәйкестік принципі – кез келген ескі және жаңа теориялар арасындағы байланыстардың кең жиынтығына қойылатын талапты білдіреді.

Тарих

Макс Планк 1900 жылы қара дене сәулеленуін зерттеген кезде энергия кванттары туралы идеяны алғаш рет енгізді. 1906 жылы ол кванттық теорияның белгілі бір жағдайда классикалық механиканы қайта қалпына келтіруі керек екенін, әсіресе Планк тұрақтысы h нөлге жақындағанда жазған алғашқы ғалым болды. Осы идеямен ол Планктың жылулық сәулелену заңының Rayleigh–Jeans заңына, классикалық болжамға (ұзын толқын ұзындығы үшін қолданылады) келетінін көрсетті. 1913 жылы ол қазіргі ескі кванттық теория деп танылатын теорияның алғашқы постулаттарын ұсынды. Арнольд Сомерфельд Бордың теориясын жетілдіріп, Бор-Сомерфельд квантталу шартын жасады. Сомерфельд 1921 жылы сәйкестік принципін Бордың сиқырлы таяғы (Bohrs Zauberstab) деп атады.

Бордың сәйкестік принципі

Бордың сәйкестік принципі екі көзден пайда болды. Біріншіден, Сомерфельд пен Макс Борн классикалық Гамильтон механикасының әрекет-бұрыш айнымалыларына негізделген «кванттық процедураны» жасады. Бұл атомның Бор-Сомерфельд моделінің стационарлық күйлеріне математикалық негіз берді. Екінші себебі – 1916 жылы Альберт Эйнштейннің Планк заңының кванттық туындысы болды. Эйнштейн электромагниттік сәулемен әрекеттесетін Бор моделі атомдары үшін статистикалық механиканы дамытты, бұл сіңіруге және екі түрлі эмиссияға – спонтанды және стимулданған эмиссияға әкелді. Бірақ Бор үшін маңызды нәтиже – классикалық аналогтарды және Бор атомдық моделін пайдалану болды. Бор оны хабардасу принципі деп атамас бұрын, лекцияларында және жазбаларында «сәйкестік» сөзін курсивпен қолданды. Ол мұны классикалық және кванттық теориялар арасында емес, кванттық қозғалыс пен сәулелену арасындағы сәйкестік ретінде қарастырды. 1920 жылы ол «бір жағынан, стационарлық күйлер арасындағы әртүрлі мүмкін өтулердің түрлері мен екінші жағынан, қозғалыстың әртүрлі гармоникалық компоненттері арасында кең ауқымды сәйкестік бар» деп жазды. Бұл 1923 жылы «Кванттық теорияны атом құрылысына қолдану туралы» атты жиынтық мақаласында жарияланды. II тарауда «Сәулелену процесі» деген тақырыпта ол өзінің сәйкестік принципін электрондық моменттің гармоникалық компоненттерін радиациялық өтудің болу мүмкіндігімен байланыстыратын шарт ретінде анықтады. Қазіргі заманғы терминдермен айтқанда, бұл шарт – таңдау ережесі, яғни белгілі бір кванттық секіру тек тиісті классикалық модельде белгілі бір қозғалыс түрі болған жағдайда ғана мүмкін. Сомерфельд сәйкестік принципіне күмәнданды, өйткені ол негізгі теорияның салдары сияқты көрінбеді; бірақ Краммерстің жұмысы оны принциптің эвристикалық пайдалылығына көндірді. Басқа физиктер де бұл тұжырымды қабылдады, соның ішінде Джон Ван Влек және Краммерс пен Гейзенбергтің дисперсия теориясы бойынша жұмыстары. Бұл принцип жартылай классикалық Бор-Сомерфельд атомдық теориясының ірге тасы болды. Бордың 1922 жылғы Нобель сыйлығының бір бөлігі оның сәйкестік принципімен жұмысына берілді. Кванттық механика дискретті кеңістікте, ал классикалық механика үздіксіз кеңістікте жұмыс істейтіндіктен, кез келген сәйкестік қажетті түрде шашыранды және ұстау қиын болады. Немесе кванттық формуласындағы Планк тұрақтысы нөлге дейін азайтылатын жағдайда. Мысалы, Альберт Эйнштейн 1905 жылғы салыстырмалылық туралы жұмысында классикалық механика Галилейлік салыстырмалылығына, ал электромагнетизм оған сүйенбейтінін, бірақ екеуі де жақсы жұмыс істейтінін атап өтті. Ол оларды жуықтауларда осы жеке теорияларға дейін азайтатын жаңа теориямен біріктірді. Иронияға орай, ғылыми теориялардың «жалпыланған сәйкестік принципі» тұжырымдамасының ең ірі сәтсіздігі – классикалық механиканы кванттық механикамен алмастыру болды.