Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Принципи неможливості (заборони, вилучення)

Будь-який з методологічних принципів сучасного природознавства спирається на притаманну саме йому методологічну категорію – відповідність, невизначеність, доповнювальність, інваріантність тощо. Важливе місце серед них займають поняття фізичної неможливості, заборони або вилучення певних фізичних явищ та відповідні їм методологічні принципи. Слід зазначити, що й дотепер не існує єдиної загально прийнятної назви цих принципів. Так, у переважній більшості видань вони позначаються, як принцип „заборони” [1, 15, 69, 102], хоча досить поширеною є також назва – „вилучення” [15, 109]. Більше того, спостерігається неузгодженість в з’ясуванні значення цих принципів, на що вказує, зокрема, В.С. Готт, наводячи ґрунтовний аналіз ролі принципів „заборони” в сучасній фізиці [21].

Погоджуючись з автором [21] в тому, що існуючі розходження в оцінці ролі та значення принципів „заборони”, „вилучення” обумовлені в першу чергу „відсутністю правильного методологічного підходу”, спробуємо провести аналіз методологічної суті цих принципів, віддаючи перевагу саме назві „принципи неможливості”.

На наш погляд, саме поняття „неможливість” більш повно та органічно претендує на роль методологічної категорії у порівнянні з поняттями заборони або вилучення. При цьому „неможливість” розглядається як методологічна категорія, яка охоплює: 1) фізичну неможливість, тобто неможливість існування певних фізичних переходів, властивостей станів, процесів і явищ; 2) неможливість, що витікає з законів розвитку наукового пізнання (розкриття не лише можливого, але й неможливого) та наслідків практичної діяльності людства на протязі його існування.

Найбільш узагальнені неможливості є наслідком фундаментальних законів природи – законів збереження енергії (W), імпульсу ( ), моменту імпульсу ( ), які взаємопов’язані з певною симетрією простору-часу: однорідністю часу та простору, а також ізотропністю простору в закритих ізольованих системах [59]. До зазначених законів збереження слід додати закон збереження електричного заряду [60] лептонного та баріонного зарядів квантових мікрооб’єктів [61]. Саме ці закони збереження зумовлюють неможливість існування таких фізичних процесів, при яких спостерігалося б зменшення ентропії [59], неможливість створення вічних двигунів І та ІІ роду, тобто досягнення абсолютного нуля температур Т за шкалою Кельвіна (Т ≠ 0), неможливість протікання певних ядерних реакцій [61] тощо.

Прикладом неможливості другого типу є неможливість математична, зокрема теореми Геделя, в основі яких лежить постулат про „неможливість досягти того, щоб кожне істинне (математичне) твердження було доведене” [16].

Ще більш яскравим прикладом неможливості другого типу є співвідношення невизначеностей (основні відповідного принципу невизначеностей), згідно яким просторово-часові та енергетично-імпульсні параметри квантових мікрооб’єктів та систем, тобто різні властивості цих об’єктів, не можуть бути одночасно виміряні без відповідних невизначеностей.

Саме неможливість такого типу надає змогу завершити в певний мірі основних каркас квантової механіки. Більше того, найвище досягнення будь-якої науки відбувається за умови визначення тих чи інших заборон, сукупність і різноманітність яких в повній мірі охоплюється такою методологічною категорією, як неможливість.

Поміж двома запропонованими різновидами неможливості існує гносеологічний взаємозв’язок. Тому принципи неможливості, зумовленої процесом пізнання, є по суті гносеологічними аспектами принципів неможливості в фізиці. Розділяючи зазначені положення, В.С. Готт надавав перевагу поняттю „заборона” [21], яке, на наш погляд, може розглядатися як більш звужене тлумачення методологічної категорії „неможливість”.

Проте, існує припущення, що неможливості як в класичній, так і в сучасній квантовій фізиці, зумовлені особливостями самих фізичних об’єктів і не мають відношення до симетрії простору-часу (його однорідності та ізотропності в спеціальній теорії відносності) чи до порушень цієї симетрії, викривленої геометрії простору-часу (в загальній теорії відносності).

Одним з доказів такого припущення є те, що принципи (постулати), на яких ґрунтується спеціальна теорія відносності (СТВ), слід віднести до більш „…широкого класу фундаментальних принципів, які передбачають певні обмеження на способи існування матеріальних об’єктів. Зокрема, зміст лоренцових перетворень, які описують математичну формалістику СТВ, полягає в забороні тілам (частинкам), які мають масу спокою, досягати швидкості світла. Заборона стосується виключно самих тіл і не має відношення до простору-часу” [16].

Нагадаємо, що в межах принципу відповідності суть СТВ та ЗТВ як фізичних теорій простору-часу, створених А. Ейнштейном, була стисло розглянута на підставі законів та наслідків релятивістської механіки. З подібних позицій розглядається і принцип еквівалентності гравітаційної та інерційної мас, який є підґрунтям ЗТВ і зумовлений (згідно уявленням А. Ейнштейна) внутрішніми властивостями виключно гравітаційного силового поля. Г.В. Гівішвілі висуває гіпотезу про те, що чинником еквівалентності інерційної та гравітаційних мас логічно, вважати не особливості геометрії простору, а особливості самих фізичних об’єктів (класичних та квантових). Згідно цій гіпотезі, „…властивості масивних тіл пояснюються властивостями елементарних частинок, які мають масу спокою та спін (тобто момент обертання). Тому покладаючи, що важка маса пропорційна сумарній масі утворюючих його елементарних частинок, а його інертна маса – сумарному спіну цих частинок, ми отримуємо необхідну рівність сум” [16].

Поверхневий за фізичним змістом характер запропонованої гіпотези щодо нової інтерпретації принципу еквівалентності мас полягає не тільки у відсутності „математичного каркасу запропонованої моделі” [16], але й в спрощеному, а точніше неприпустимому зведенні суто квантового поняття „спін” до класичного поняття моменту обертання мікрооб’єктів навколо власної осі (подібного до руху дзиґи).

Окрім того виникає сумнів, що інерційні властивості квантових мікрооб’єктів (інертна маса спокою цих об’єктів), зумовлені саме такою внутрішньою специфічною властивістю цих об’єктів, як їх спін. При цьому слід нагадати, що саме розробка нових гіпотез, пошук нетрадиційних форм інтерпретації певних фізичних теорій (при обов’язковій умові їх всебічного аналізу та перевірки), є необхідною складовою процесу наукового пізнання, з’ясування суті та змісту будь-якого методологічного принципу сучасної фізики, в тому числі й принципу неможливості (заборони, вилучення).

Всі зазначені неможливості не лише мають в фізиці відповідні чинники, але й, в свою чергу, здатні спричиняти певні фізичні явища. Тому будь-яка фізична неможливість, (узагальнена чи специфічна) є наслідком дії певних фізичних законів. Отже, принцип неможливості є по своїй суті принципом причинності, оскільки безпричинних неможливостей, як моментів дійсності, взагалі не існує.

Не менш важливою є і друга складова категорії неможливості, а саме неможливість, яка супроводжує процес пізнання. Саме вона є своєрідним регулятором, що „попереджає помилки в нашому логічному мисленні, які виникають у випадку його відходу від експериментальних фактів” [21]. Саме така неможливість є необхідним критерієм для визначення співпадання чи не співпадання логічних передбачень, висновків можливого та неможливого з об’єктивно існуючими можливостями та неможливостями. Хоча остаточним критерієм був, є і буде експеримент.

При цьому взаємозв’язок теорії та експерименту слід визначити обов’язково з врахуванням певних стадій розвитку пізнання, діалектичного взаємозв’язку поміж фізичними величинами як тими, що спостерігаються, так й тими, які не спостерігаються (хвильова функція , вільні кварки тощо). Інакше неминучою є доля одного з варіантів принципу неможливості у вигляді принципу вилучення з фізичної теорії фізичних величин, які безпосередньо не спостерігаються при експериментальних дослідженнях. Саме така форма визначення суті зазначеного принципу зумовила не тільки його суперечливий зміст, але й відсутність практичного внеску в розвиток фізичної теорії.

Зупинимося більш детально на двох різновидах принципу неможливості, які відіграють вирішальну роль у сучасній квантовій фізиці. До них відносяться принцип Паулі та правила відбору. Аналіз методологічного значення принципу Паулі (принципу заборони або вилучення) надає можливість переконатися в методологічному значенні узагальненого принципу неможливості, визначити взаємозв’язок між принципами та поняттями квантової фізики, особливостями взаємодій між квантовими мікрооб’єктами.

Принцип Паулі (принцип заборони або вилучення) як різновид принципу неможливості в межах квантової фізики, був запропонований Вольфангом Паулі у 1925 року при дослідженні експериментальних закономірностей в атомних спектрах. Цей принцип став методологічною основою для розробки теорії атома та зонної теорії твердих тіл.

В найпростішому тлумаченні, на початковій стадії свого становлення, принцип Паулі є твердженням про те, що в будь-якому атомі не можуть існувати в одному і тому ж стані два електрони. При цьому вирішальне значення відіграє поняття спіну, притаманне виключно квантовим мікрооб’єктам. Спробуємо з’ясувати його фізичну суть та значення цього квантового поняття на прикладі електронів, а також одноелектронних та багатоелектронних атомів.

Квантово-механічна теорія атомів, які містять z електронів,
(z > 1) набагато складніша теорії одноелектронних атомів. Чинником цього є те, що електрони в складному атомі являють собою систему тотожних мікрооб’єктів, які взаємодіють не тільки з ядром, але й один з одним. Диференціальні рівняння Шредінгера для таких атомів значно ускладнюються і в загальному випадку не мають рішень, як і задача багатьох тіл в класичній механіці, хоча вона набагато простіша. Тому дослідники часто застосовують наближені методи для рішення рівняння Шредінгера, зокрема, метод самоузгодженого поля. При такому методі розглядається рух будь-якого з z електронів в усередненому полі всіх інших електронів та в полі ядра.

Стан електрона в складному атомі, задається четвіркою квантових чисел п, l, m та m_s, тобто хвильова функція (амплітуда ймовірності) як рішення рівняння Шредінгера також визначається цією четвіркою чисел: . При цьому, як і раніше числа n, l та m визначають відповідно енергію, момент імпульсу електрона та його проекцію. Четверте квантове число m_s є додатковим ступенем свободи електрона в складному атомі, пов’язаної з його власним механічним моментом, так званим спіном ( від англійського слова spin - дзиґа).

Спін електрона як і будь-якого іншого квантового мікрооб’єкта (фотона, протона, нейтрона тощо) є виключно квантовою величиною, безпосередньо пов’язаною з квантомеханічним способом визначення стану мікрооб’єкту через хвильову функцію. Спін не має класичного аналогу, тобто квантовий мікрооб’єкт не можна порівнювати з дзиґою, що обертається навколо своєї осі і одночасно рухається по горизонтальній площині. Така аналогія могла б мати сенс лише при такій кутовій швидкості обертання за якої лінійна швидкість , що суперечить теорії відносності.

Спін є внутрішньою властивістю квантових мікрооб’єктів, такою ж об’єктивною їх характеристикою як маса m або заряд q, природа яких дотепер також поки що не з’ясована.

Саме релятивістське узагальнення квантової механіки (теорія Дірака) приводить до врахування ще й спіну електрона, який відіграє вирішальну роль в проблемі багато-електронного атома. Це в котрий раз свідчить про відсутність класичного тлумачення спіну, в зв’язку з тим, що він має виключно квантову природу, і є важливою характеристикою всіх квантових мікрооб’єктів. У електронів, нуклонів, нейтронів спін дорівнює ; спін фотону дорівнює 1; π – мезони мають нульовий спін, а атомні ядра мають цілий або напівцілий спін в залежності від парної чи непарної кількості нуклонів.

Одним з найбільш розповсюджених варіантів принципу неможливості в квантовій фізиці є принцип Паулі (принцип заборони або вилучення), який безпосередньо пов’язаний з нерозрізненістю тотожних квантових мікрооб’єктів (електронів в атомі чи в твердому тілі, нуклонів в ядрі або фотонів).

Стан будь-якої системи з тотожних мікрооб’єктів визначається амплітудою ймовірності, певною хвильовою функцією чотирьох параметрів , тобто сукупністю трьох координат та проекції спіна . При перестановці будь-якої пари квантових мікрооб’єктів амплітуди ймовірності можуть бути симетричними(без зміни знаку) або антисиметричними (при зміні знаку на протилежний). Симетричність чи антисиметричність хвильових функцій залежитьлише від проекцій спінів, тобто від спінового магнітного числа .

Квантові мікрооб’єкти з парним числом + ћ/2 (з цілим спіном) описується симетричною хвильовою функцією. Заселеність квантових станів такими мікрооб’єктами (бозонами) не має обмежень згідно квантовій статистиці Бозе-Ейштейна. Електрони, нуклони з непарним числом + ћ/2 (з напівцілим спіном) описуються антисиметричною хвильовою функцією. Заселеність квантових станів для таких об’єктів (ферміонів) має певні обмеження і описується квантовою статистикою Фермі-Дірака. Обмеження накладає принцип заборони Паулі згідно з яким будь-які два ферміони (з сукупності тотожних) не можуть одночасно знаходитися в одному і тому ж стані. Ця заборона розповсюджується на всі ферміони (електрони та нуклони).

Саме антисиметрія хвильових функцій однакових ферміонів за умови відсутності взаємодії поміж ними зумовлює неможливість перебування двох або більше однакових ферміонів в однакових стаціонарних станах.

У випадку будь-якого складного атому, в оболонці якого існують Z електронів (Z > 1), це означає неможливість існування в однакових стаціонарних станах навіть двох електронів, які визначаються однаковим набором всіх чотирьох квантових чисел:,,та . Наведена формулювання принципу заборони (вилучення) є елементарним, оскільки воно не враховує можливість взаємодії поміж будь-якими ферміонами.

При врахуванні взаємодій поміж ферміонами принцип Паулі вимагає відповідної антисиметрії хвильових функцій відносно перестановок таких ферміонів. Такий варіант формулювання принципу заборони (вилучення) називається неелементарним або узагальненим, позаяк він враховує наявність взаємодій поміж форміонами, (електронами, протонами, нейтронами). До таких взаємодій поміж ферміонами відносять спінові взаємодії та обмінні взаємодії.

Зазначені взаємодії суттєвим чином відрізняються від фізичних взаємодій в класичній фізиці. Досить вичерпне (хоча й в стислому вигляді) з’ясування фізичної суті взаємодій в класичній та сучасній фізиці (їх спільних ознак та корінних відмінностей поміж ними), наведено в книзі В.С. Готта [21].

Обмежившись лише фактом існування специфічних взаємодій поміж квантовими мікрооб’єктами, перейдемо до більш детального визначення методологічної ролі принципу невизначеності при з’ясуванні суті явищ та відповідних теоретичних моделей квантової фізики. Методологічне значення узагальненого принципу неможливості та його органічний взаємоз’вязок з іншими фундаментальними поняттями та фізичними принципами (причинності, тотожності однакових квантових мікрооб’єктів) може бути частково розглянуте на прикладі одного з різновидів цього принципу, а саме принципу заборони (вилучення), запропонованого В.Паулі.

Завдяки взаємозв’язку принципу Паулі з поняттям про «спін» квантових мікрооб’єктів та принципом тотожності однакових об’єктів (ферміонів), процес формування змісту принципу заборони (вилучення) відбувався в два етапи.

На першому визначальне значення мали поняття спін квантових мікрооб’єктів та визначення можливості застосування принципу заборони (вилучення) виключно для ферміонів (електронів чи нуклонів), а на другому етапі – визначення взаємозв’язку цього принципу заборони з принципом тотожності однакових квантових мікрооб’єктів та з їх асиметричними станами [21].

Принцип Паулі відіграє вирішальну роль у поясненні будь-якої системи ферміонів, тобто ядер, атомів, молекул, кристалів, які описуються квантовою статистикою Фермі-Дірака. Саме за допомогою цього принципу було надане теоретичне обґрунтування періодичного закону Д.І. Менделєєва, тобто періодичності властивостей хімічних елементів, яка пов’язана з забудовою електронних оболонок атомів.

Згідно принципу Паулі, для системи електронів в атомі в квантовому стані з набором чотирьох квантових чисел п, l, m та m_s може бути лише один електрон Z₁(п, l, m, m_s) = 1 або 0. Якщо квантові стани, тобто хвильові функції ψ(п, l, m, m_s) відрізняються лише спіновим числом m_s з двома значеннями та , тобто орієнтацією спінів, то маємо максимальне число електронів Z₂(п, l, m ) = 2.

Сукупність електронів з однаковими значеннями п та l (різними значеннями m та m_s ) утворює оболонку. Враховуючи що орбітальне магнітне число m_е приймає (2l + 1) значення, маємо кількість електронів в оболонці Z₃(п, l) = 2(2l +1).

Сукупність електронних оболонок з однаковими п, але різними значеннями l, m, m_s утворює шар. Максимальне число електронів в будь-якому шарі z(п) з врахуванням того, що орбітальне число l змінюється від 0 до (п – 1), становить

. (2.21)

Символами шарів з різними значеннями п є латинські літери K, L, M, N, O…, а символами станів з різним значенням l є літери s, p, d, f, g,….

Заповнення електронами енергетичних станів в атомі відбувається згідно принципу Паулі та принципу мінімуму потенціальної енергії, тобто послідовного заселення енергетичних рівнів.

Отже, основний стан атома (п = 1), тобто найближчий до ядра К – шар заповнюється в першим чергу, а потім послідовно заповнюються електронні оболонки та шари з п > 1 (L, M, N…).

Розподіл електронів по оболонкам, тобто за станами з однаковими п та l задають електронну конфігурацію (2s,2р…) або з позначенням кількості електронів (табл. 2.1) 1s², 2s², 2р⁶, 3s², 3р⁶, 3d¹⁰ …

Періодична зміна властивостей атомів (елементів в таблиці Менделєєва) зумовлена заповненням шарів або оболонок згідно зазначеній електронній конфігурації. Оболонка є замкненою, якщо вона націло заповнена електронами. В такій оболонці повні орбітальні та спінові моменти всіх електронів також дорівнюють нулю, дипольний електричний момент дорівнює нулю, тобто атоми є хімічно інертними. Саме таке заповнення мають атоми інертних газів:

Не (Z = 2), 1s²; 2) Ne (Z = 10), 1s², 2s², 2p⁶ тощо.

Періодична таблиця елементів містить періоди з кількістю елементів у відповідних періодах 2, 8, 18, 32…, що повністю співпадає з заповненням електронами квантових станів в атомах цих елементів і пояснює природу хімічної періодичності.

При цьому електрони внутрішніх оболонок, розташованих поблизу ядра, внаслідок сильної взаємодії з ядром (енергія взаємодії ~ 10⁴ еВ), не мають вплив на хід хімічних реакцій. Хімічний зв'язок при зближенні атомів забезпечують лише валентні електрони, які знаходяться у зовнішніх оболонках атома і можуть змінювати свій стан. Таким чином, валентність визначається кількістю електронів зовнішнього шару (оболонки), тобто кількістю некомпенсованих спінів ↓ або ↑, які беруть участь в утворенні хімічного зв’язку. Спіні є своєрідними „гачками” за допомогою яких атоми з’єднуються у молекулу при зближенні один з одним.

Атоми з однаковою кількістю валентних електронів мають близькі не тільки хімічні, але й фізичні властивості (електричні, магнітні, оптичні тощо). Так, для атому літія (Z = 3) з електронною конфігурацією 1s², 2s¹, маємо два електрони в К – шарі (1s²), а третій в L – шарі (п = 2 , l = 0, m = 0, m_s = ± ). Саме цей валентний електрон з незначною енергією зв’язку < 5 еВ зумовлює хімічні властивості атому літія та його належність до лужних металів.

До лужних металів слід відносити і атоми натрію (Z = 11) з електронною конфігурацією 1s², 2s², 1p², 3s¹, де теж існує один валентний електрон в 3s – оболонці М – шару.

Зверніть увагу, що для всіх атомів енергії зв’язку зовнішнього валентного електрона з ядром не перевищує значення 5 ÷ 20 еВ.

Розміри атомів залишаються в межах 10^{-10 м = 1 А, оскільки зростання Z з відповідним заповненням більш віддалених оболонок, згідно принципу неможливості компенсується синхронним збільшенням кулонівського притягання всіх Z-електронів до ядра.}

Саме принцип неможливості (у формі принципу Паулі) надав переконливе теоретичне обґрунтування періодичної системи елементів, що й стало визначним досягненням сучасного природознавства.

Подібні неможливості є, зокрема, основою для особливих правил відбору, які обмежують кількість можливих переходів квантових мікрооб’єктів (електронів, нуклонів тощо) з одного стану в інший. При аналізі принципу неможливості надзвичайно важливо враховувати взаємозв’язок поміж неможливістю та дійсністю. При цьому слід виходити з того, що дійсність містить в собі єдність як певних можливостей, так і неможливостей. Більше того, в дійсності існує обмеження її деяких змін, і саме це обмеження є основою певних неможливостей [21].

Отже правила відбору по суті забороняють, вилучають певні переходи у відповідності з принципом неможливості. Наведемо стислу характеристику цих правил, які в узагальненому тлумаченні визначають можливі квантові переходи між термами атомів, іонів, молекул, атомних ядер, кристалів.

Правила відбору зв’язані з симетрією зазначених квантових систем, тобто інваріантністю їх властивостей при будь-яких перетвореннях координат або часу (симетрія простору – часу). Дозволеними є тільки такі переходи в замкнених квантових мікросистемах, для яких виконуються зазначені закони збереження енергії, імпульсу, моменту імпульсу та електричного заряду.

Оскільки квантові стани мікрооб’єктів (атомів, молекул тощо) визначаються за допомогою набору квантових чисел, тому правила відбору визначають можливу зміну відповідних чисел при дозволених переходах з врахуванням типу випромінювання (дипольного, квадрупольного тощо). Теоретичне виведення правил відбору ґрунтується на визначенні методами релятивістської квантової механіки ймовірності переходу внаслідок поглинання чи випромінювання фотона (релятивістського об’єкта з швидкістю v = c = 3 × 10⁸ м/с та спіном рівним одиниці). Внаслідок поперечності електромагнітного випромінювання квант (фотон) має тільки дві проекції спіна на напрямок руху, а саме +1 та -1.

Для дипольних електромагнітних переходів точні правила відбору зумовлені зазначеними властивостями фотонів. У випадку атомів та молекул такі правила відбору є наслідком закону збереження повного моменту імпульсу та його проекції на виділену вісь Z і зводяться до такої можливої зміни внутрішнього квантового числа J

(при J_поч ¹ 0, J_кінц ¹ 0) та (при J_поч = 0, J_кінц ¹ 0)

В свою чергу, для квантового числа m_J правила відбору .

У випадку квадрупольного електричного випромінювання (а також при комбінаційному розсіюванні світла) маємо та .

Поряд з точними правилами відбору при дипольному випромінюванні атомів існують наближені правила відбору для квантових чисел, що визначають величини орбітальних та спінових механічних моментів.

Для атомів з одним зовнішнім електроном дозволена зміна орбітального числа l у вигляді . (Зауважимо, що Dl = 0 неможливо, оскільки квантові стани з однаковими l мають однакову парність, тобто вони парні при парному значенні l та непарні при непарному l).

Для складних атомів (Z > 1) орбітальне число L, яке визначає повний орбітальний момент задовольняє аналогічному наближеному правилу відбору .

У свою чергу квантове число S, яке визначає повний спіновий магнітний момент багатоелектронного атома, а також мультиплетність (2 S + 1) будь-якого терма цього атому, згідно наближеному правилу відбору для дипольних електромагнітних переходів, не змінюються . Це правило забороняє переходи поміж атомами різної мультиплетності і має місце у випадку, якщо можна знехтувати спін-орбітальною взаємодією. Як показують розрахунки, взаємодія фотона (кванта оптичного діапазону) з зарядом електрона (з орбітальним моментом атому, що визначається числом L) значно сильніша його взаємодії з магнітним моментом. Тому спін мікрооб’єкта не зазнає ніяких змін (DS = 0) при випромінюванні чи поглинанні фотона.

Наведені правила відбору виконуються для ізольованих атомів і характерні виключно для електромагнітних переходів, зокрема збудженні атомів за допомогою квантів електромагнітного випромінювання (фотонів). При збудженні атомів пучком електронів або тепловому збудженні правила відбору докорінно змінюються або навіть зовсім не мають місця.

Правила відбору порушуються, тобто мають інший вигляд для атомів у зовнішніх електричних або магнітних полях, а також якщо атоми перебувають під впливом поля сусідніх атомів (іонів або молекул). Зокрема, для молекул існують свої індивідуальні правила відбору для електронних, коливальних та обертальних рівнів молекулярних спектрів, які визначаються симетрією рівноважних конфігурацій. Аналогічно симетрія кристалічної решітки визначає специфічні правила відбору для електронних та коливальних спектрів кристалів.

Таким чином, принцип неможливості, як і інші методологічні принципи, (перш за все принципи симетрії, інваріантності) являють собою основудля визначення основних закономірностей квантової фізики. Наслідки цього принципу та проблеми сучасної фізики, які вирішуються на основі зазначеного принципу, охоплюють надзвичайно широке коло фізичних явищ (оболонкова структура атомів, валентність, спектри випромінювання та поглинання атомів і ядер, зонна будова твердих тіл, неможливість існування кварків у незв’язаному стані тощо).

Тому цілком доречним є висновок М. Джеммера про те, що „обговорення взаємозв’язку поміж принципом Паулі та принципом причинності… і сьогодні заслуговує на уважне вивчення з боку кожного фізика, якого цікавлять основи науки” [24].

Існуючий взаємозв’язок поміж методологічними принципами сучасної фізики в межах запропонованої нами системі, ми намагалися визначати при з’ясуванні поодинці суті та ролі кожного з цих принципів. Тому, не вбачаючи підстав для окремого цільового опису такого взаємозв’язку поміж принципами, перейдемо до з’ясування змісту та ролі методологічних принципів симетрії, інваріантності при розробці сучасних фізичних теорій.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Принцип доповнювальності	\|	Принципи інваріантності, симетрії

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.014 сек.