ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ
Второе издание перевода настоящей монографии Д. Бома по нерелятивистской квантовой механике является по существу стереотипным. При подготовке этого издания были внесены необходимые исправления всех замеченных опечаток в тексте и в формулах. В некотором весьма небольшом числе случаев произведено изменение неудачных обозначений, а также добавлено несколько новых примечаний редактора. Кроме того, книга снабжена списком важнейших обозначений, которые используются в формулах и в тексте. Наконец, уточнен и несколько расширен список литературы за счет последних работ по теории квантовых измерений.
То, что книга Д. Бома переиздается спустя всего четыре года после выхода в свет первого издания ее перевода, служит достаточно убедительным доказательством популярности этой монографии у советских читателей, интересующихся вопросами современной теоретической физики. Она может быть с должным эффектом использована как учебное и справочное руководство по нерелятивистской квантовой механике широким кругом специалистов.
С. В. Вонсовский
ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ
Настоящая книга по нерелятивистской квантовой механике принадлежит перу известного американского физика Давида Бома. Он известен как автор очень интересных теоретических исследований по теории электронной плазмы, по разработке (в содружестве с Д. Пайнсом) весьма важного метода в теории систем многих взаимодействующих квантовых частиц (так называемого метода коллективного описания взаимодействия) и других работ по теоретической физике, которые характеризуют его как активного творческого исследователя в области квантовой механики.
Предлагаемая вниманию читателя книга Д. Бома несомненно носит ярко выраженные черты оригинальности. Язык ее очень простой и
доходчивый, она написана очень живо и местами увлекательно. Большое внимание в книге уделяется подробному физическому анализу практически всех затронутых вопросов, привлекаются аналогии из других областей естествознания (биологии, физиологии и т. п.). Очень много места уделяется анализу таких важных проблем, как взаимоотношение между квантовой и классической теориями, атомизм микроявлений, корпускулярно-волновой «дуализм» последних, статистический характер квантовых закономерностей и т. п.
Д. Бом известен не только как исследователь проблем квантовой механики, но и как автор работ по философским проблемам современной физики [69, 70]. В своих методологических работах он выступает как материалист, стремящийся преодолеть идеалистические заблуждения в интерпретациях основных положений современной квантовой физики, которые, к сожалению, в немалой степени присущи многим крупнейшим зарубежным ученым. На протяжении всей книги Д. Бом подчеркивает объективный характер кванговомеханических законов. Хотя здесь мы и не найдем высказываний последовательного материалиста, владеющего философией марксизма-ленинизма, но, несмотря на это, весьма отрадно, что в серьезном труде, каковым безусловно является эта книга, автор искренне стремится дать материалистическую трактовку важнейшим закономерностям микроявлений, хотя во многом и с позиций стихийного материалиста.
Д. Бом детально разбирает физическое содержание квантовой механики, приводя подробные математические выкладки. Однако последние всегда носят подчиненный характер иллюстраций и примеров к основному физическому разбору закономерностей микроявлений. При этом он всегда придерживается большой математической строгости и никогда не допускает вульгаризации или грубого упрощенчества. Все это делает книгу Д. Бома полезной именно для начинающего читателя, желающего глубоко изучить как физическое содержание, так и математический аппарат одной из самых важных и увлекательных глав естествознания — атомной теории.
При переводе книги Д. Бома и его редактировании переводчик и редактор стремились повсюду сохранить оригинальный стиль изложения и терминологию автора. Лишь в некоторых случаях мы позволили себе несколько изменить терминологию автора, поскольку она не принята в советской литературе по квантовой механике, а также снабдить книгу некоторым количеством примечаний, главным образом там, где даются те или иные философские трактовки конкретного материала. В списке литературы добавлено некоторое количество ссылок на книги, аналогичные приведенным автором, а также на работы советских ученых, дополняющие изложение Д. Бома или дающие несколько иную интерпретацию некоторых вопросов теории.
С. В. Вонсовский
Квантовая теория является результатом длительных и успешных попыток физиков правильно истолковать чрезвычайно обширную область опытных данных, к объяснению которых существовавшая ранее классическая теория не смогла даже приступить. Однако это не означает, что квантовая теория дает радикальное изменение не только содержания научных знаний, но также и основных понятий, с помощью которых эти знания выражаются. Возможно, подлинная степень этих изменений основных понятий затемняется контрастом между относительно наглядными и легко изображаемыми представлениями, которыми всегда пользуются в классической теории, и очень абстрактной математической формой, в которой получила свое первоначальное развитие квантовая механика. Контраст при этом настолько велик, что значительное число физиков пришло к следующему выводу: нужно отказаться от мысли понять квантовые свойства материи в привычных образах и удовлетвориться только последовательным математическим формализмом, который может некоторым мистическим путем правильно предсказывать численные результаты фактических экспериментов. Тем не менее с дальнейшим развитием физического истолкования теории (главным образом в результате работ Нильса Бора) в конце концов стало возможным выразить результаты квантовой теории с помощью качественных и сравнительно наглядных представлений, которые, однако, имеют совершенно иную природу, чем представления классической теории. Главной задачей этой книги и является дать такую сравнительно элементарную формулировку квантовой теории.
Точное содержание новых квантовомеханических понятий будет излагаться на протяжении всей книги, особенно в гл. 6, 7, 8, 22 и 23, но наиболее важные изменения понятий можно кратко привести и здесь. Во-первых, классическое понятие о непрерывной и точно определенной траектории в корне изменяется введением описания движения в виде ряда квантовых переходов. Во-вторых, грубый детерминизм классической теории заменяется понятием причинности как приблизительной и статистической закономерности. В-третьих, классическое допущение, что элементарные частицы имеют «присущую
им» неизменную природу, заменяется допущением, что они могут проявлять себя или как волны, или как частицы в зависимости от воздействия окружающей среды. Применение этих трех новых представлений приводит к отказу от допущения, которое лежит в основе многих наших обычных высказываний и представлений, а именно, что можно анализировать отдельные части вселенной, каждая из которых существует самостоятельно, но которые при совместном действии в соответствии с точными причинными законами образуют целое. Вместо этого по квантовым понятиям вселенная существует как единое неделимое целое, в котором даже «внутренняя» природа каждой части (волны или частицы) зависит в некоторой степени от ее взаимоотношения с окружающей средой. Однако только в микроскопических (или квантовых) масштабах неделимость целого различных частей вселенной дает значительные эффекты, тогда как в макроскопических (классических) масштабах отдельные части с очень высокой степенью приближения действуют так, как если бы они имели полностью самостоятельное существование.
Автор стремился изложить основные представления квантовой теории в нематематической форме. Однако опыт показывает, что необходима некоторая доза математики, чтобы выразить эти представления в более определенной форме и чтобы показать, как решаются типичные задачи квантовой теории. Поэтому книга построена так, что большое количество частных применений с подробными решениями дополняет основные качественные и физические представления о главных принципах теории.
В соответствии с только что указанным общим планом необычным является особое внимание к вопросу (особенно в части I), как можно естественным путем построить квантовую теорию из ранее существовавшей классической теории и как постепенно экспериментальные факты и теоретические соображения привели к замене классической теории квантовой. Идя таким путем, мы избежали необходимости введения основных принципов квантовой теории в виде полной системы абстрактных математических постулатов, подтверждаемых только тем фактом, что сложные вычисления, основанные на этих постулатах, могут совпасть с экспериментом. Хотя принятое в этой книге изложение, возможно, и не столь изящно математически, как аксиоматическое изложение, но оно имеет тройное преимущество. Во-первых, оно более ясно показывает, почему требуется столь радикально новый тип теории. Во-вторых, оно позволяет лучше уяснить физический смысл теории. В-третьих, оно более гибкое по структуре своих понятий, ибо в этом случае легче увидеть, как можно сделать небольшие изменения в теории, если не получается немедленно полного согласия с экспериментом.
Хотя качественный и физический анализ квантовой теории проводится главным образом в частях I и VI, но на протяжении всей
книги автор стремился систематически объяснять результаты математических вычислений с помощью качественных и физических представлений. Кроме того, мы надеемся, что математика здесь достаточно упрощена, чтобы дать возможность читателю следить за общей линией рассуждений, не проводя слишком много времени над разбором математических вычислений. Наконец, следует отметить, что относительное уменьшение акцента на математический аппарат теории не ставило своей целью уменьшить количество размышлений, необходимых для полного понимания теории. Наоборот, мы надеемся, что у читателя будет стимул к более глубокому продумыванию, и он усвоит более общую точку зрения, которая послужит ему для ориентации при дальнейшем изучении этой интереснейшей области науки.
Значительная часть материала этой книги была составлена по лекциям профессора Оппенгеймера, читанным им в Калифорнийском университете в Беркли, и по замечаниям к этим лекциям профессора Петерса. Лекции Нильса Бора «Атомная теория и описание природы» сыграли решающую роль в общем философском обосновании, необходимом для правильного понимания квантовой теории.
Давид Бом
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
(см. скан)
