Переписал статью. Хотя она теперь и стала меньше, чем была, это связано с тем, что я убрал большой список не привязанной к тексту литературы и публикаций. По крайней мере, наиболее важные вещи теперь на месте и подтверждены источниками.
В английском разделе статья гораздо крупнее, но, по моему мнению, там много совершенно лишних вещей: рассуждений про абсолютно чёрные тела, перенос излучения и даже про спонтанное излучение, поэтому на ту статью я не равнялся и вам не советую (а избранная статья в македонском разделе по структуре очень похожа на английскую).
А написать статью меня сподвиг самый обычный тихий вандализм. Тот факт, что тема не совсем проста, а формула имеет много вариантов записи, привёл к тому, что я долго пытался понять, что правильно, а что нет — и решил сделать правильно раз и навсегда. Vallastro (обс.) 22:10, 19 декабря 2020 (UTC)
- P. S. Несколько дней назад исполнилось 120 лет со дня открытия формулы. Но это так, к слову. Vallastro (обс.) 10:12, 20 декабря 2020 (UTC)
За (Формула Планка)
- За. Внятно, вдумчиво, с чувством, с толком, с расстановкой. После доработок по ходу обсуждения и учета мнения коллеги Sinednov, по моему, получилось очень достойно. Vsatinet (обс.) 19:31, 22 декабря 2020 (UTC)
- После некоторых дополнений могу с чистой совестью проголосовать За. — Sinednov (обс.) 06:43, 24 декабря 2020 (UTC)
- За. Мои комметарии о границах применимости учтены, так что не вижу проблем. — Alexander Mayorov (обс.) 04:40, 25 января 2021 (UTC)
Комментарии (Формула Планка)
Вспомнил молодость, страницы из Сивухина :-). По-моему, в статье не хватает существенного момента - откуда вообще у Планка взялось
предположение о том, что энергия осциллятора может принимать только дискретные значения — кванты
Предположения всё-таки делаются на на каком-то основании. В разделе «Открытие» об этом как-то мимоходом сказано, но это в самом конце, а по тексту необходимость введения такого предположения неочевидна, просто в разделе «Вывод формулы Планка» констатируется, что
Для дальнейшего вывода закона Планка необходимо учитывать эффекты квантовой физики
А почему это так, зачем необходимо - повисает в воздухе. А это же самое интересное - предположение, введенное для того, что расчёты не приводили к «ультрафиолетовой катастрофе», породило фактически всю современную физику :-). То есть, как мне кажется, для лучшей читабельности стоит переставить разделы - сначала историю, потом вывод формулы (на уровне "науч-попа" достаточно констатации того, что вот была в таких-то условиях для таких-то задач выведена такая-то формула, кому интересно - будут читать дальше, продираясь через дальнейший вывод, кому нет - тут и бросят :-). Ну и в "Истории" всё-таки описать, зачем Планк взялся всё это выводить и откуда взялось понятие кванта (то есть, про недовлетворительность существующих на тот момент теорий и "квант" как чисто теоретическое предположение для разрешения имеющихся в них противоречий) Vsatinet (обс.) 10:31, 20 декабря 2020 (UTC)
- Я переставил разделы и немножко дописал про появление квантов. Я только не очень понял про «зачем взялся это выводить». Разве недостаточно того факта, что Планк — физик? Vallastro (обс.) 12:10, 20 декабря 2020 (UTC)
- Планк, конечно, физик но вот почему в тот момент в физике возникла потребность придумать новую теорию излучения черного тела, и откуда взялась необходимость изобретать для этого "кванты" - это же самое интересное. Собственно, сейчас это в статье есть, спасибо. По моему, так хорошо. Vsatinet (обс.) 20:07, 20 декабря 2020 (UTC)
- Полагаю, в статье в целом отражены основные моменты, которые в ней должны быть. У меня есть лишь несколько замечаний, в основном исторического плана. Вероятно, они не очень важны в контексте данной статьи, просто я слишком хорошо изучил тему во время работы над статьёй о Планке, чтобы промолчать, когда вижу исторические неточности:). (1) В разделе «Предыстория» изложение построено таким образом, будто закон Рэлея-Джинса и ультрафиолетовая катастрофа каким-то образом способствовали зарождению квантовых идей. На самом деле, эти вещи не сыграли никакой роли в работе Планка. Он на них не ссылался и нигде не упоминал о такой проблеме. По-видимому, теорема о равнораспределении не была для него столь очевидным требованием «классической физики», как для нас. Значимость ультрафиолетовой катастрофы проявилась постфактум (в районе 1910 года), как один из аргументов в пользу квантования. (2) В разделе «Открытие» сказано, что Планк показал, что «энергия осциллятора может принимать только дискретные значения». Это не так. Планк не квантовал энергию отдельного осциллятора и не предполагал дискретности процесса испускания и поглощения света (это сделали позже Эйнштейн и другие). Кванты были введены как статистический инструмент для подсчёта количества способов распределения энергии между набором осцилляторов и тем самым расчёта энтропии. На уровне же отдельного осциллятора всё было непрерывно. Планк был термодинамик по специализации и подходил к задаче именно с этой стороны. Подробности можно посмотреть в статье о Планке. (3) Вызывает некоторое удивление, что в списке литературы книги только по астрономии. Я понимаю, что вещи это довольно стандартные и везде примерно одинаково излагаются. Но всё же астрономическая литература непрофильная. Может, её разбавить чем-то физическим? Тем же Сивухиным?:) — Sinednov (обс.) 08:47, 22 декабря 2020 (UTC)
- Спасибо за уточнение.
1) Я переместил абзац с открытием закона Рэлея — Джинса и чуть-чуть дополнил его. Действительно, меня и самого смущало, что закон Рэлея — Джинса открывался в 1900 и в 1905. Но до этого я думал, что он был открыт значительно раньше закона Планка, поэтому решил, что, наверное, открытие в 1900 успело повлиять. Теперь всё становится на свои места.
2) Здесь я не очень понял. Мне-то казалось, что из непрерывных энергий осцилляторов он как раз вывел закон Вина (см. сноску номер 7 в моей статье), а к выводу закона Планка уже пришёл к квантам. Да и у Сивухина на 698 странице написано про дискретные энергии гармонических осцилляторов.
3) Добавил ссылку на Сивухина. Vallastro (обс.) 11:55, 22 декабря 2020 (UTC)
- Я вовсе не настаиваю на обязательной корректировке текста, статья всё же не посвящена истории физики. То, что написано сейчас, является общим местом, часто повторяющимся в учебниках. Но это не вполне корректно исторически. Мне не хочется здесь подробно вдаваться в детали, всё достаточно подробно изложено в статье про Планка. Суть подхода Планка вкратце можно изложить так: энергия и энтропия системы N осцилляторов связаны через температуру; для нахождения энтропии можно воспользоваться статистической формулой Больцмана, т.е. найти количество микросостояний (распределений энергии по N осцилляторам), удовлетворяющих данной полной величине энергии; чтобы получить при таком подсчёте конечную величину, вы должны ввести в задачу дискретность, поскольку к непрерывной энергии комбинаторику не применишь; отсюда возникает идея, что полная энергия N осцилляторов может быть разбита на конечное число порций, распределение которых по осцилляторам уже можно подсчитать; получив таким путём энтропию, можно непосредственно перейти к средней энергии, которая и дала формулу Планка. Изложение этого хода мысли см. например в классической книге Джеммера «Эволюция понятий квантовой механики» (с. 31). Очень подробно вопрос разобран Томасом Куном в его знаменитой монографии «Black-body theory and the quantum discontinuity». Ссылка 7, которую вы даёте в статье, очень слабая и неавторитетная с точки зрения истории квантовой механики, по которой сейчас есть ряд общепризнанных монографий. Но, повторюсь, я не настаиваю. Возможно, для этой статьи упрощённого изложения достаточно, просто хотел обратить ваше внимание на тот факт, что всё не так просто. Вообще начало квантовой теории, по моему впечатлению, один из самых сложных и запутанных сюжетов в истории физики. — Sinednov (обс.) 13:36, 22 декабря 2020 (UTC)
- Всё-таки статусная статья явно не должна содержать неверной информации, пусть и второстепенной. Поэтому я исправил некоторые вещи в разделе по книге Джеммера — кстати, спасибо за источник. Vallastro (обс.) 17:22, 22 декабря 2020 (UTC)
- Спасибо, коллега, очень интересно. Vsatinet (обс.) 19:43, 22 декабря 2020 (UTC)
Хорошая тема, хорошая статья, спасибо! Мне кажется, стоит упомянуть причину, по которой интересны свойства именно абсолютно чёрного тела: закон излучения Кирхгофа. — Браунинг (обс.) 15:43, 22 декабря 2020 (UTC)
- Упомянул. Vallastro (обс.) 17:22, 22 декабря 2020 (UTC)
- Статья хорошая, но мне вот ещё что пришло в голову (вы уже наверно вздрагиваете :)) Во-первых, стоило бы в статье упомянуть распределение Бозе-Эйнштейна, поскольку формула Планка на современном уровне может рассматриваться как непосредственное его следствие (см., например, в 5-м томе Ландау и Лифшица параграф про чёрное излучение, в 5-м издании это §63). Во-вторых, есть знаменитый вывод формулы Планка по Эйнштейну, когда рассматриваются спонтанные и вынужденные переходы между уровнями квантовой системы. Часто в курсах физики/оптики именно так формулу Планка и выводят. Может быть, стоит привести этот вывод в статье? Это очень её украсило бы. Подробное рассмотрение этого вывода можно найти, например, в монографии Ландсберга «Оптика» (в 6-м издании это §211). Вероятно, и в других учебниках по оптике можно его найти. — Sinednov (обс.) 06:36, 23 декабря 2020 (UTC)
- Добавил по разделу про каждый из выводов. Всё было в Сивухине, так что им я и обошёлся. Vallastro (обс.) 15:56, 23 декабря 2020 (UTC)
- Мне кажется статья слишком наивная. Это понимание 20-х годов прошлого века. Нужно всё-таки побольше поработать с литературой. В определении отсутствует термодинамическое равновесие, форма, размер тела, гравитация, окружающая среда и нет границ применимости. Вот например . На добротную статью думаю хватит, но для хорошей не хватает основных идей, которые используются по умолчанию в выводе. Экспериментальная проверка? — Alexander Mayorov (обс.) 12:35, 22 января 2021 (UTC)
- Честно сказать, я не полностью понял замечания.
Про термодинамическое равновесие — действительно, я добавил упоминания, до этого было только в выводе. Про размер тела тоже добавил. Про форму тела — разве закон здесь не универсален? В моих источниках написано, что так оно и есть. Про гравитацию и окружающую среду — это разве влияет на непосредственно испускаемое излучение? Или здесь речь о каком-нибудь гравитационном красном смещении и поглощении света? Информации о подобных границах я как-то не встречал.
Про идеи, которые используются в выводе — вроде бы, ход вывода представлен без особых умолчаний, даже тремя видами. Про экспериментальную проверку — вы имеете в виду, написать про эксперимент, которым первоначально был проверен закон? Если да, то я постараюсь что-нибудь найти. Vallastro (обс.) 16:00, 23 января 2021 (UTC)
- Из самого вывода (корпускулярной) должно следовать, что формула вообще на имеет смысла для любой современной теории. Мой коммент просто о том, что формула верна только в той модели, в рамках которой она выводится. Просто надо описать границы применимости, что вы и сделали. Форма не важна только когда длина волны света много меньше всех особенностей геометрии иначе нужно привлекать не линейную оптику, а волновую с использованием дифракции. Если взять дифракционную решётку её тепловой спектр будет отличаться от шара или вот так . в каких-то длинах волн формула неприменима из-за вывода. Когда фотоны нельзя рассматривать как точечные объекты - длина волны сравнима с размером тела. Формула Планка - просто аппроксимация, а не универсальный закон природы, поэтому и нужны границы применимости. Я думаю, надо добавить про эксперимент и связь с реальными источниками теплового излучения - солнце, лампа накаливания. — Alexander Mayorov (обс.) 07:05, 24 января 2021 (UTC)
- Ну теперь я ещё немного добавил, спасибо за разъяснения. Vallastro (обс.) 16:58, 24 января 2021 (UTC)
- «единичные орты» — орты сами по себе не единичны? С уважением, Baccy (обс.) 20:37, 28 января 2021 (UTC)