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璀璨星辰:伟大时代的群星

时间:2023-06-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:量子力学[1]创建于20世纪上半叶,这是一个群星璀璨的伟大时代,也是已经载入人类史册的时代。自1900年普朗克提出“量子”这一重要概念起,量子论为人类打开了新世界的大门。1923年,德布罗意提出了物质波的概念,即一切物质粒子均具备波粒二象性,量子论发展达到一个新的高度。可以说,量子力学是普朗克、爱因斯坦、德布罗伊、玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克、波恩等伟大的物理学家们集体智慧的结晶。

璀璨星辰:伟大时代的群星

量子力学[1]创建于20世纪上半叶,这是一个群星璀璨的伟大时代,也是已经载入人类史册的时代。

自1900年普朗克提出“量子”这一重要概念起,量子论为人类打开了新世界的大门。然而,普朗克的能量量子化观点与经典物理学中的“能量连续性原理”格格不入,最初物理学界对它的反应很是冷淡,认为普朗克公式“纯粹是一些不相关量的偶然巧合”,更不承认能量量子化观点。普朗克本人也只是把能量量子化的观点局限于电谐振子向外辐射能量和吸收能量的过程中。

对于这种研究状况,很多物理学家都如坐针毡,纷纷加入量子论的研究领域,并很快推出了重要成果。

1905年,针对光电效应实验与经典理论的矛盾,爱因斯坦把量子概念引进光的传播过程,提出了光量子(光子)假说,并在固体比热问题上成功地运用了能量子概念,推动了量子力学的发展,他也凭借光电效应研究而获得1921年的诺贝尔物理学奖。

1913年,玻尔在卢瑟福原有核原子模型的基础上运用量子化概念,建立起原子的量子理论,对氢光谱做出了合理的解释,使量子论有所进展。随后,玻尔、索末菲和其他物理学家为发展量子理论下了很大功夫。

1923年,德布罗意提出了物质波的概念,即一切物质粒子均具备波粒二象性,量子论发展达到一个新的高度。

1925~1926年,薛定谔基于量子性是微观体系波动性的反映这一认识,成功地确立了电子的波动方程,为量子理论找到了一个基本公式,并由此创建了波动力学。与此同时,海森堡于1925年创立了矩阵力学,并提出不确定性原理及矩阵理论。

1928年,狄拉克完成了矩阵力学和波动力学之间的数学等价证明,对量子力学理论进行了系统的总结,并将两大理论体系——相对论和量子力学成功地结合起来,著名的狄拉克方程就是狭义相对论性的量子力学波动方程。(www.xing528.com)

1947年,兰姆移位实验,直接促使了量子电动力学的诞生。1948~1949年,施温格、费曼和朝永振一郎用重正化概念、费曼图等发展了量子电动力学。

可以说,量子力学是普朗克、爱因斯坦、德布罗伊、玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克、波恩等伟大的物理学家们集体智慧的结晶。

图9-1 1927年第五届索尔维会议物理学家全明星照

第三排:皮卡德、亨利奥特、艾伦费斯特、赫尔岑、顿德尔、薛定谔、维夏菲尔特、泡利、海森堡、福勒、布里渊

第二排:德拜、库德森、布拉格、克莱默斯、狄拉克、康普顿、德布罗伊、波恩、玻尔

第一排:朗梅尔、普朗克、居里夫人、洛伦兹、爱因斯坦、朗之万、古耶、威尔逊理查德森

[1] 量子力学是在旧量子论的基础上发展起来的,旧量子论包括普朗克的量子假说、爱因斯坦的光量子理论和玻尔的原子理论。

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