XIX век

Волновая теория света

Через сто лет после появления «Начал»
авторитет Ньютона достиг высшей точки. Его критика волновой теории
света была признана большинством учёных не только в Англии, но и на
континенте, хотя убедительного объяснения явлениям дифракции и интерференции
так и не было дано. Частично это объяснялось тем, что полная
математическая теория волновых колебаний была создана только в начале
XIX века (Фурье).

Первый удар по корпускулярной (эмиссионной) теории света нанёс Томас Юнг, врач, специалист по физиологической оптике. Отметим, что он также построил правильную теорию цветового зрения и аккомодации. В 1800 году Юнг разработал волновую теорию интерференции
(и ввёл сам этот термин) на основе сформулированного им принципа
суперпозиции волн. По результатам своих опытов он довольно точно оценил
длину волны света в различных цветовых диапазонах. Юнг рассматривал свет как упругие (продольные) колебания эфира.

Волновая теория Юнга была встречена враждебно. Как раз в это время было глубоко изучено явление двойного лучепреломления и поляризации света (Брюстер, Араго, Био, Лаплас),
воспринятое как решающее доказательство в пользу эмиссионной теории. Но
тут в поддержку волновой теории (ничего не зная о Юнге) выступил Огюстен Жан Френель,
в то время дорожный инженер-строитель. Рядом остроумных опытов он
продемонстрировал чисто волновые эффекты, совершенно необъяснимые с
позиций корпускулярной теории, а его мемуар, содержащий всестороннее
исследование с волновых позиций и математическую модель всех известных тогда свойств света (кроме поляризации), победил на конкурсе Парижской Академии наук (1818).

Курьёзный случай описывает Араго: на заседании комиссии академиков Пуассон
выступил против теории Френеля, так как из неё следовало, что при
определённых условиях в центре тени от непрозрачного кружка мог
появиться ярко освещённый участок. На следующем заседании Френель
продемонстрировал членам комиссии этот эффект.

С этих пор формулы Френеля для дифракции, преломления и интерференции вошли во все учебники физики.

Оставалось понять механизм поляризации. Ещё в 1816 году
Френель обсуждал возможность того, что световые колебания эфира не
продольны, а поперечны. Это легко объяснило бы явление поляризации. Юнг
в это время тоже пришёл к такой идее. Однако поперечные колебания ранее
встречались только в несжимаемых твёрдых телах, в то время как эфир
считали близким по свойствам к газу или жидкости. Незадолго до тяжёлой
болезни Френель представил мемуар с описанием новых опытов и полную
теорию поляризации, сохраняющую значение и в наши дни.

Классическая волновая оптика была завершена, поставив в то же время труднейший вопрос: что же такое эфир?

Следующие почти сто лет обозначены триумфальным успехом волновой теории во всех областях.

1832: Уильям Гамильтон
открыл тонкий эффект (коническую рефракцию в двухосных кристаллах),
который сначала обнаружился при анализе математической модели, а затем
подтверждён экспериментально.

1850: опыт Физо показал, что скорость света в воде уменьшается (в эмиссионной теории она должна была увеличиться).

Возникновение электродинамики

К концу XVIII века в активе физики электромагнитных явлений были уже теория атмосферного электричества Франклина и закон Кулона. Стараниями Гаусса и Грина электростатика была в основном разработана. Для опытов использовали электризацию трением, лейденскую банку и электростатическую машину, изобретённую в 1775 году Алессандро Вольта.

Новый мощный источник электричества был случайно открыт врачом Луиджи Гальвани и описан им в трактате, изданном в 1791 году;
он заметил, что при контакте лапки лягушки с двумя разнородными
металлами происходят судороги мышц. Гальвани дал этому явлению
ошибочное объяснение («животное электричество»). Правильное объяснение
дал Вольта: при контакте некоторых разнородных металлов с электролитом возникает электродвижущая сила.

В 1800 году Вольта собрал первый «вольтов столб», при помощи которого исследовал ток в замкнутых цепях. Опубликование письма Вольта президенту Лондонского Королевского общества Бэнксу произвело сенсацию; Наполеон пригласил Вольта в Париж, лично присутствовал на демонстрации опыта, осыпал наградами и почестями.

Благодаря этим первым батареям постоянного тока были сделаны два выдающихся открытия:

• электролиз: в том же 1800 году Никольсон и Карлайл разложили воду на водород и кислород, а Дэви в 1807 году открыл металлический калий.
• электрическая дуга: В. В. Петров и Дэви.

Лаплас

Но главные сенсационные события начались в 1820 году, когда Эрстед обнаружил отклоняющее действие тока на магнитную стрелку. Первые теории, связывающие электричество и магнетизм, построили в том же году Био, Савар и позже Лаплас (см. Закон Био — Савара — Лапласа).

Незамедлительно последовал новый каскад открытий:

• первый электродвигатель (1821, Фарадей)
• термоэлемент (1821, Зеебек)
• закон Ома (1827).

Ампер предложил термин «электродинамика» и в 1826 году издал монографию «Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта». Он открыл электромагнит (соленоид), предсказал электрический телеграф (реализован Морзе в 1835 году). Формула Ампера для взаимодействия двух элементов тока вошла в учебники.

Фарадей, Майкл

Силы, введенные Ампером, как и у Ньютона, считались дальнодействующими. Это положение решительно оспорил Майкл Фарадей, который в 1831 году открыл электромагнитную индукцию. В результате серии опытов он сформулировал (словесно) свойства электромагнитного поля, позже математически отражённые Максвеллом: изменение магнитного потока генерирует электродвижущую силу и вихревое электрическое поле.

Фарадей показал, что все известные тогда виды электричества тождественны, открыл законы электролиза, ввёл термины: ион, катод, анод, электролит, диамагнетизм, парамагнетизм и др. Фарадей отстаивал физическую реальность силовых линий; однако учёные того времени, уже свыкшиеся с дальнодействием ньютонового притяжения, теперь уже к близкодействию относились с недоверием.

В 1845 году
Фарадей обнаружил поворот плоскости поляризации света в магнитном поле.
Это означало, что свет и электромагнетизм тесно связаны.

Позже Фарадей исследовал самоиндукцию, открытую в 1832 году американским учёным Генри, свойства диэлектриков, разряды в газах и др.

1866: запущен трансатлантический электротелеграф.

1870-е годы: изобретен телефон.

1880-е годы: лампа накаливания.

Теория электромагнитного поля

После открытий Фарадея стало ясно, что старые модели электромагнетизма (Ампер, Пуассон и др.) неполны, а взгляды самого Фарадея не были математически оформлены. Вскоре появилась теория Вебера,
основанная на дальнодействии. Однако к этому моменту вся физика, кроме
теории тяготения, имела дело только с близкодейственными силами (оптика, термодинамика, механика сплошных сред и др.). Гаусс, Риман
и ряд других учёных высказывали уверенность, что свет имеет
электромагнитную природу, откуда следовало, что теория электромагнитных
явлений тоже должна быть близкодейственной.

Важным фактором стала и глубокая разработка к середине XIX века
теории дифференциальных уравнений в частных производных для сплошных
сред — по существу был готов математический аппарат теории поля.

В этой атмосфере и появилась теория Максвелла, которую её автор скромно называл математическим пересказом идей Фарадея.

В первой работе (1855—1856) Максвелл дал ряд уравнений в
интегральной форме для постоянного электромагнитного поля на основе
гидродинамической модели (силовые линии соответствовали трубкам тока).
Эти уравнения вобрали всю электростатику, электропроводность и даже
поляризацию. Магнитные явления моделируются аналогично. Во второй части
работы Максвелл, уже не приводя никаких аналогий, строит модель
электромагнитной индукции.

В последующих работах Максвелл формулирует свои уравнения в дифференциальной форме и вводит ток смещения. Он предсказывает существование электромагнитных волн и показывает, что их скорость равна скорости света, предсказывает давление света.

Завершающий труд Максвелла — «Трактат об электричестве и магнетизме» (1873) содержит полную систему уравнений поля в символике Хевисайда, который предложил наиболее удобный для этого аппарат — векторный анализ. Современный вид уравнениям Максвелла позже придал Герц.

Часть физиков выступила против теории Максвелла (особенно много возражений вызвала концепция тока смещения). Гельмгольц предложил свою теорию, компромиссную по отношению к моделям Вебера и Максвелла, и поручил своему ученику Генриху Герцу провести её проверку. Опыты Герца однозначно подтвердили правоту Максвелла.

Уже в 1887 году
Герц построил первый в мире радиопередатчик (вибратор Герца);
приёмником служил резонатор (разомкнутый проводник). В том же году Герц
обнаружил ток смещения в диэлектрике (заодно открыв фотоэффект).
В следующем году Герц открыл стоячие электромагнитные волны, позже с
хорошей точностью измерил скорость распространения волн, обнаружил для
них те же явления, что и для света: отражение, преломление,
интерференция, поляризация и др.

В 1890 году Бранли изобрёл чувствительный приёмник радиоволн — когерер. Как ни странно, прошло несколько лет, прежде чем Попов и Маркони догадались соединить когерер с электрозвонком, создав первый аппарат для радиосвязи. Когерер ловил радиоволны на расстоянии до 40 метров (Оливер Лодж, 1894), а с антенной — намного дальше. Так началась эра радио.

Термодинамика, газы, молекулярная теория

Успехи химии и невозможность взаимопревращения химических элементов стали весомым аргументом в пользу существования молекул как дискретных первоносителей химических свойств. Джон Дальтон ещё в начале XIX века объяснил с помощью молекулярной теории закон парциальных давлений и составил первую таблицу атомных весов химических элементов — как позже выяснилось, ошибочную, так как он исходил из формулы для воды HO вместо H₂O, а некоторые соединения посчитал элементами.

1802: Гей-Люссак и Дальтон открывают закон расширения газа при нагревании.

В 1808 году Гей-Люссак открыл парадокс: газы соединялись всегда в кратных объёмных отношениях, например: C + O₂ (по одному объёму) = CO₂ (два объёма). Для объяснения этого противоречия с теорией Дальтона Авогадро в 1811 году
предложил разграничить понятие атома и молекулы. Он также предположил,
что в равных объёмах газов содержится равное число молекул (а не
атомов, как считал Дальтон). Тем не менее вопрос о существовании атомов
был спорным ещё долго.

1822: Фурье публикует «Аналитическую теорию тепла», где появляется уравнение теплопроводности.

Рудольф Клаузиус

Работы по кинетике газов начали Крёниг (1856) и Рудольф Клаузиус. Последний предложил правильную модель идеального газа и объяснил фазовые переходы.

Основы термодинамики заложили в середине XIX века Вильям Томсон (лорд Кельвин) и Клаузиус. Они сформулировали два закона (начала) термодинамики; впрочем, первый закон уже знал Герман Гельмгольц. Понятие теплорода было окончательно похоронено. Рэнкин и Томсон ввели взамен общее понятие энергии (1852), уже не только кинетической, одновременно Майер и Джоуль формулируют всеобщий закон сохранения энергии.

После 1862 года Клаузиус исследовал необратимые процессы, не укладывающиеся в механическую модель, и предложил понятие энтропии.
Начинается обсуждение «тепловой смерти Вселенной» (Томсон, позже
Клаузиус), потому что принцип возрастания энтропии несовместим с
вечностью Вселенной.

Чрезвычайно важными стали работы Джемса К. Максвелла. В 1860 году он вывел статистический закон распределения скоростей молекул газа, получил формулы для внутреннего трения и диффузии, создал набросок кинетической теории теплопроводности.

Людвиг Больцман

Дальнейшие успехи кинетической теории газов и термодинамики во многом связаны с Людвигом Больцманом и Ван дер Ваальсом.
Помимо прочего, они пытались вывести термодинамики на базе механики, и
неудача этих попыток для необратимых процессов вынудила Больцмана
предположить в 1872 году,
что Второе начало имеет не точный, а статистический характер. Более 20
лет эта догадка не вызывала интереса среди физиков, затем развернулась
оживлённая дискуссия. Примерно с 1900 г., после работ Планка, Гиббса, Эренфеста и других, идеи Больцмана получили признание.

С 1871 года Больцман (и позже Максвелл) развивают статистическую физику. Чрезвычайно плодотворной оказалась эргодическая гипотеза (средние по времени совпадают со средними по ансамблю частиц).

Кроме открытия электрона (см. ниже), решительным аргументом в пользу атомистики стала теория броуновского движения (Эйнштейн, 1905). После работ Смолуховского и Перрена, подтвердивших эту теорию, даже убеждённые позитивисты уже не оспаривали существование атомов.

Открытие электрона, радиоактивность

Чтобы связать атомную гипотезу с электрическими явлениями, Берцелиус и Фарадей
предположили, что имеются два типа атомов, с положительными и
отрицательными зарядами. Из этого следовало существование наименьшего
электрического заряда. Стоуни (Stoney) предложил термин «электрон» (1874) и дал неплохую оценку его заряда. Были и другие гипотезы, например, У. Праут
считал, что раз атомные веса элементов кратны атомному весу водорода,
то существует один первичный атом — водорода, а все прочие состоят из
сцеплённых первичных атомов. Крукс предположил, что существует нулевой первоэлемент — протил, составляющий и водород, и прочие элементы, а Вильям Томсон считал атом стабильным вихрем в эфире.

Ещё ранее, в 1858 году, были открыты катодные лучи. После долгих дискуссий учёные пришли к выводу, что это и есть поток электронов. В 1897 году Дж. Дж. Томсон
измерил отношение заряд/масса для катодных лучей и доказал, что оно не
зависит от материала катода и других условий опыта. Предположив, что
заряд электрона совпадает с (уже известным) зарядом иона водорода,
Томсон получил оценку массы электрона. Ко всеобщему удивлению, она
оказалась во много раз меньше массы атома водорода. Гипотезу
Берцелиуса-Фарадея пришлось отвергнуть.

Томсон показал также, что частицы, излучаемые при фотоэффекте, имеют такое же отношение заряд/масса и, очевидно, тоже электроны.

В это время Гендрик Лоренц обобщил теорию Максвелла для подвижных сред (1878), содержащих ионы.
Электронная теория Лоренца хорошо объясняла диамагнетизм, процессы в
электролите, движение электронов в металле, а также открытый в 1896 году эффект Зеемана — расщепление спектральных линий в магнитном поле.

Решающие открытия были совершены в 1895-м (рентгеновские лучи) и 1896-м годах (радиоактивность урана). Правда, волновая природа X-лучей была окончательно доказана только в 1925 году (Лауэ, дифракция
в кристаллах), но предполагалась многими и ранее. А вот радиоактивность
поставила физиков в тупик и подверглась активному исследованию.

Вскоре были открыты радий, торий и др. активные элементы, а также неоднородность излучения (альфа- и бета-лучи открыл Резерфорд в 1899-м, а гамма-лучи — Вилар в 1900-м).
Природа бета-лучей стала ясна сразу, когда Беккерель измерил их
отношение заряд/масса — оно совпало с таковым для электрона. Природу альфа-частиц разгадал Резерфорд только в 1909 году.

1901: Вальтер Кауфман обнаружил (предсказанное Хевисайдом и Дж. Дж. Томсоном) возрастание массы электрона с ростом его скорости.

1902: Резерфорд и Содди делают вывод, что «радиоактивность есть атомное явление, сопровождаемое химическими изменениями». В 1903 году
они открыли экспоненциальный закон распада радиоактивного атома,
оценили внутриатомную энергию как неизмеримо превышающую любую
химическую, и выдвинули гипотезу, что именно она является источником
энергии Солнца.

В этом же году Уильям Рамзай и Содди обнаружили первые трансмутации элементов (радона в гелий), а Дж. Дж. Томсон дал первое обоснование периодической системе элементов с позиций электронной теории.

XX век

Теория относительности

В 1728 году английский астроном Брэдли открыл аберрацию света: все звёзды описывают на небосводе малые круги с периодом в один год. С точки зрения эфирной
теории света это означало, что эфир неподвижен, и его кажущееся
смещение (при движении Земли вокруг Солнца) по принципу суперпозиции
отклоняет изображения звёзд.

Френель, однако, допускал, что внутри вещества эфир частично увлекается. Эта точка зрения, казалось, нашла подтверждение в опытах Физо, который обнаружил, что скорость света в воде меньше, чем в пустоте.

Максвелл в 1868 году предложил схему решающего опыта, который после изобретения интерферометра смог осуществить в 1881 году американский физик Майкельсон.
Позже Майкельсон и Эдуард Морли повторили опыт несколько раз с
возрастающей точностью, но результат был неизменно отрицательным —
«эфирного ветра» не существовало.

В 1892 году Лоренц
и (независимо от него) Джордж Фитцджеральд предположили, что эфир
неподвижен, а длина любого тела сокращается в направлении его движения.
Одновременно изучался вопрос, при каких преобразованиях координат уравнения Максвелла инвариантны. Правильные формулы впервые выписали Лармор (1900) и Пуанкаре (1905), который доказал их групповые свойства и предложил назвать преобразованиями Лоренца.

В знаменитой работе «О динамике электрона» (1905) Пуанкаре также дал обобщённую формулировку принципа относительности, охватывающего и электродинамику. В этой работе есть даже 4-интервал Минковского.
Тем не менее Пуанкаре продолжал верить в реальность эфира, а
разработанной им математической модели не придавал объективного
физического содержания, рассматривая её, в соответствии со своей философией, как соглашение («конвенцию»).

Физическая, объективная сущность модели Пуанкаре раскрылась после работ Эйнштейна. В статье (1905 года) Эйнштейн рассмотрел два постулата: общий принцип относительности и постоянство скорости света. Из этих постулатов следовали лоренцево сокращение,
относительность одновременности и ненужность эфира. Были выведены также
формулы преобразования Лоренца, суммирования скоростей, возрастания
инерции со скоростью и т. д. Позже эта теория получила название специальной теории относительности (СТО). В том же году появилась и формула E = mc² — инерция определяется энергией.

В других работах этого периода Эйнштейн дал квантовую теорию фотоэффекта
и теплоёмкости, теорию броуновского движения, эффекта Эйнштейна — де
Гааза (молекулярных токов), статистику Бозе-Эйнштейна и др. Далее он
сосредоточил свои усилия на развитии теории относительности.

Часть учёных сразу приняли СТО: Планк (1906) и сам Эйнштейн (1907) построили релятивистскую динамику и термодинамику, а Минковский в 1907 году представил математическую модель кинематики СТО в виде геометрии четырёхмерного неевклидова мира и разработал теорию инвариантов этого мира. Сам Лоренц принял СТО только к концу жизни.

С 1911 года Эйнштейн разрабатывал общую теорию относительности (ОТО), включающую гравитацию, на основе принципа эквивалентности, которую завершил в 1916 году. Проверка трёх предсказанных Эйнштейном новых эффектов показала полное согласие ОТО с опытом.

Попытки Эйнштейна и других учёных расширить ОТО, объединив гравитацию и электромагнетизм, успехом не увенчались.

Первые теории строения атома

После открытия электрона
стало ясно, что атом имеет сложную структуру, и встал вопрос, какое
место в ней занимает электрон, и какие есть ещё субатомные частицы.

Существование атомов различных масс было предложено в 1808 году Джоном Дальтоном, чтобы объяснить закон кратных отношений. Соответствие различных оценок числа Авогадро предоставила решающее доказательство для атомистической теории.

В 1904 году появилась первая модель атома, известная как модель «пудинга с изюминками»,
где атом представлял собой положительно заряженное тело, с равномерно
перемешанными в нём электронами. Движутся они там или нет — этот вопрос
был оставлен открытым. Одновременно японский физик Нагаока предложил планетарную модель, но Вин
сразу указал, что круговые орбиты электронов несовместимы с
классической электродинамикой: при всяком отклонении от прямой электрон
должен терять энергию.

В 1909—1910 годах эксперименты Резерфорда и Гейгера по рассеянию альфа-частиц в тонких пластинках обнаружили, что внутри атома существует небольшая компактная структура — атомное ядро.
От «модели пудинга» пришлось отказаться. Резерфорд предложил уточнённую
планетарную модель: положительное ядро, заряд которого (в единицах
заряда электрона) соответствует номеру элемента в таблице Менделеева.

Первым успехом новой теории было объяснение существования изотопов. Но были и другие модели. Дж. Дж. Томсон полагал, что взаимодействие электронов и ядра отличается от кулоновского; делались попытки привлечь теорию относительности и даже неевклидовы геометрии.

Первую успешную теорию, объяснившую спектр атома водорода, построил Нильс Бор в 1913 году. Бор дополнил модель Резерфорда постулатами неклассического характера:

1. Существуют орбиты, на которых электрон будет стабилен (не будет терять энергию).
2. При перескоке с одной дозволенной орбиты на другую электрон
   излучает или поглощает энергию, соответствующую разнице энергий орбит.

Спектр атома водорода теория Бора предсказывала точно, но для других элементов согласия не было.

В 1915 году теория Бора была дополнена Зоммерфельдом и Вильсоном; были объяснены эффект Зеемана и тонкая структура спектра водорода. Бор добавил к своим постулатам принцип соответствия, который позволил определить интенсивность спектральных линий.

В 1925 году Паули высказал гипотезу о наличии у электрона спина, а позже — принцип запрета, по которому никакие два электрона не могут иметь одинаковые квантовые числа (с учётом спина). После этого стало наконец понятно, как и почему распределяются электроны по слоям (орбитам) в атоме.

1932: Чадвик открыл нейтрон, предсказанный Резерфордом ещё в 1920-м. Структура ядра стала теперь ясна. Протон фактически был открыт в 1919 году, когда Резерфорд обнаружил расщепление атома азота при обстреле альфа-частицами; само название частицы Резерфорд придумал позднее.

В том же 1932 году в космических лучах был открыт позитрон.

Квантовая теория

В 1880-е годы был экспериментально получен спектр излучения абсолютно чёрного тела;
распределение энергии по частотам оказалось несогласованным со всеми
имевшимися теориями, особенно для длинных (инфракрасных) волн.

Правильную формулу подобрал в 1900 году Макс Планк.
Несколькими неделями позже он выяснил, что эта формула может быть
строго доказана, если сделать допущение, что излучение и поглощение
энергии происходит порциями не меньше некоторого порога (кванта),
пропорционального частоте волны. Сам Планк вначале рассматривал такую
модель как чисто математический трюк; даже много позже, в 1914 году, он пытался опровергнуть собственное открытие, но безуспешно.

Эйнштейн
сразу принял гипотезу квантов света, причём считал, что квантование
относится не только ко взаимодействию света с веществом, но является
свойством самого света. В 1905 году он построил на этой основе теорию фотоэффекта, в 1907 году — теорию теплоёмкости, которая до Эйнштейна при низких температурах расходилась с экспериментом. В 1912 году Дебай и Борн уточнили теорию теплоёмкости Эйнштейна, и согласие с опытом было достигнуто.

Наконец, в 1920-х годах были обнаружены сразу несколько существенно
квантовых явлений, необъяснимых с классических позиций. Наиболее
показателен был эффект Комптона — вторичное излучение при рассеянии рентгеновских лучей в лёгких газах. В 1923 году Комптон разработал теорию этого явления (основанную на работе Эйнштейна 1917 года) и предложил термин «фотон».

1923: Луи де Бройль предположил, что корпускулярно-волновой дуализм
свойственен не только свету, но и веществу. Каждой материальной частице
он сопоставил волну определённой частоты. Это объясняет, почему принцип Ферма в оптике похож на принцип Мопертюи,
а также — почему устойчивые орбиты Бора именно таковы: только у них
длина волны де Бройля укладывается на орбите целое число раз.

1925: Вернер Гейзенберг
предложил использовать в теории субатомных явлений только наблюдаемые
величины, исключив координаты, орбиты и т. п. Для определения
наблюдаемых величин он разработал т. н. «матричную механику». Гейзенберг, Макс Борн и Йордан сформулировали правила, по которым классическим величинам сопоставлялись эрмитовы матрицы, так что каждое дифференциальное уравнение классической механики переходило в квантовое.

Бюст Эрвина Шрёдингера в Венском университете

Синтез идей де Бройля и Гейзенберга осуществил Эрвин Шрёдингер, который в 1926 году создал «волновую механику» на базе выведенного им уравнения Шрёдингера для нового объекта — волновой функции.
Новая механика, как показал сам Шрёдингер, эквивалентна матричной:
элементы матрицы Гейзенберга, с точностью до множителя — собственные
функции оператора Гамильтона
(а собственными значениями оказалась квантованная энергия). В таком
виде волновая механика была удобнее матричной, и вскоре стала
общепризнанной.

Первоначально Шрёдингер считал, что амплитуда волновой функции
описывает плотность заряда, но этот подход был быстро отвергнут, и было
принято предложение Борна (1926) истолковывать её как плотность вероятности обнаружения частицы («копенгагенская интерпретация»).

1927: Дэвиссон обнаружил дифракцию электронов, что было воспринято как подтверждение вероятностной концепции, а Гейзенберг сформулировал принцип неопределённости. Бор обобщил его до «принципа дополнительности»:
корпускулярное и волновое описание явлений дополняют друг друга; если
нас интересует причинная связь, удобно корпускулярное описание, а если
пространственно-временная картина, то волновое. Фактически же
микрообъект не является ни частицей, ни волной; эти классические
понятие возникают только потому, что наши приборы измеряют классические
величины. Школа Бора вообще считала, что все атрибуты атома не
существуют объективно, а появляются только при взаимодействии с
наблюдателем. «Нет реальности, не зависящей от способа её наблюдения»
(Бор).

Многие физики (Эйнштейн, Планк, де Бройль, Бом и др.) пытались
заменить копенгагенскую интерпретацию иной, но успеха не добились.

1928: Поль Дирак дал релятивистский вариант квантовой механики (уравнение Дирака) и предсказал существование позитрона, положив начало квантовой электродинамике.

1935: опубликован знаменитый парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена.

В течение всего XX века продолжались попытки построить квантовую теорию гравитации; основные из них — это теории суперструн и петлевая квантовая гравитация.

Начало XXI века

Хотя в последние тридцать лет в физике наблюдается некоторое
затишье, уже намечаются некоторые открытия. Так, например, проводятся
попытки сравнить скорости распространия гравитационного и
электро-магнитного взаимодействия, которые, по предсказаниям теории
относительности, совпадают. В ЦЕРНе строится Большой адронный коллайдер высоких энергий, который должен помочь проверить две фундаментальные теории: Суперсимметрия и бозон Хиггса.

В январе 2003 года исследователь Университета штата Миссури Сергей Копейкин и астрофизик Эд Фомалонт (англ. Ed Fomalont) предоставили информацию о том, что им удалось измерить скорость распространения гравитации. Она оказалась 0.95 скорости света с погрешностью в 20 % в полном соответствии с теорией относительности Эйнштейна.

Всё большее внимание отводится рассмотрению вопросов, связанных с устройством вещества на субэлементарном уровне. Подробнее см. бесконечная вложенность материи

Ресурсы интернета

• Pierre Duhem. History of the science of physics (The original catholic encyclopedia).
• В. П. Гайденко, Г. А. Смирнов, Средневековая физика.

Литература

• Спасский Б. И.. История физики. М., «Высшая школа», 1977.

• Том 1, часть 1-я
• Том 1, часть 2-я
• Том 2, часть 1-я
• Том 2, часть 2-я

• Кудрявцев П. С. Курс истории физики. Уч. пособие для физ.-мат. факультетов пед. институтов. М., «Просвещение», 1974.