1.3. Многоэлектронные атомы

В отличие от рассмотренной выше задачи об атоме водорода, при попытке построить локальное описание более сложных атомов средствами квантовой механики, возникает ряд принципиальных проблем.

Первая из них — неосуществимость экспериментальных измерений над отдельными электронами, входящими в состав атома. Мы способны мысленно погрузиться внутрь атома и таким образом "наблюдать" за движением отдельных электронов, но при этом не можем взять с собой измерительные инструменты, всегда имеющие макроскопические размеры. Следовательно, построение объективного механического описания для какой-либо отдельной частицы в составе атома оказывается невозможным.

Вторая, не менее серьезная проблема, заключается в том, что локальные состояния отдельных электронов нельзя считать стационарными. Вследствие интенсивных взаимодействий электронов друг с другом, их состояния непрерывно и непредсказуемо изменяются. Это не позволяет использовать такие стандартные средства описания состояний, как волновая функция и числовые значения наблюдаемых. Другими словами, отдельному электрону, находящемуся в составе атома, нельзя сопоставить ни определенную волновую функцию, ни набор значений наблюдаемых. Исключением в этом отношении является лишь атом водорода и одноэлектронные атомные ионы, в которых межэлектронные взаимодействия отсутствуют.

Единственная возможность обойти обе указанные трудности заключается в отказе от "настоящего" локального описания атома и в ограничении наших претензий разработкой более или менее правдоподобной структурной модели. Таких моделей, естественно, можно предложить много. Многие из них могут оказаться полезными в определенных областях физической или химической проблематики. Для решения химических задач наиболее полезной оказываетсяорбитальная модельмногоэлектронного атома (МЭА).