Никола Тесла. Прометей XX века

«Разрешить проблему атомного строения вещества удалось датскому физику Нильсу Бору, предположившему, что на субатомном уровне энергия испускается исключительно квантовыми порциями. Бор показал, что электрон не может находиться на произвольном удалении от атомного ядра, а может быть лишь на ряде „разрешенных орбит“. Электроны, находящиеся на таких орбитах, не могут излучать электромагнитные волны произвольной интенсивности и частоты, поэтому они и удерживаются на более высокой орбите, подобно самолету в аэропорту отправления, когда аэропорт назначения закрыт по причине нелетной погоды. Однако электроны могут переходить на другую разрешенную орбиту. Как и большинство явлений в мире квантовой механики, этот процесс не так просто представить наглядно. Электрон просто исчезает с одной орбиты и материализуется на другой, не пересекая пространства между ними. Этот эффект назвали „квантовым прыжком“, или „квантовым скачком“, суть этого явления во многом непонятна и сегодня, продолжая давать обильную пищу фантастам и журналистам.

В атоме Бора электроны переходили вниз и вверх по орбитам дискретными скачками – с одной разрешенной орбиты на другую, подобно тому, как мы поднимаемся и спускаемся по ступеням лестницы. Каждый скачок электронов обязательно сопровождается испусканием или поглощением кванта электромагнитного излучения – фотона.

Со временем гипотеза Бора уступила место более сложной модели, учитывающей двойственную природу элементарных частиц. Сегодня электроны представляются нам не микроскопическими планетами, обращающимися вокруг атомного ядра, а волнами вероятности, плещущимися внутри своих орбит – подобно приливам и отливам в бассейне сложной формы.

В 1924 году французский физик Луи де Бройль, пытаясь найти объяснение сформулированным в 1913 году Бором условиям квантования атомных орбит, выдвинул гипотезу о всеобщности корпускулярно-волнового дуализма. Согласно этой гипотезе, каждой частице, независимо от ее природы, надо поставить в соответствие волну, длина которой связана с импульсом частицы. Де Бройлю удалось сформулировать соотношение, связывающее импульс квантовой частицы с длиной волны и позволяющее одновременно рассматривать микрообъект и как частицу, и как волну.