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爱因斯坦对量子理论的担忧和自发辐射

时间:2023-07-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:一些物理学家,包括爱因斯坦,都对这种缺乏解释的理论感到担忧。爱因斯坦从未对量子理论做出过妥协,他相信,截至当日,该理论从根本上来说是不完整的。爱因斯坦和激光在爱因斯坦的所有成就当中,激光或许并不是最广为人知的。爱因斯坦假设,一个受激原子吸收了光子后,通过再次发射光子而返回到较低的能力状态,他称这个过程为自发辐射。

爱因斯坦对量子理论的担忧和自发辐射

一些物理学家,包括爱因斯坦,都对这种缺乏解释的理论感到担忧。1927年的春天,恰好也是牛顿逝世200周年的纪念年份里,爱因斯坦以看似轻松的神态,用狭义相对论推翻了经典力学的大部分理论。接着,他开始维护经典量子力学和偶然性理论。

“最后一个词还没说完,”爱因斯坦辩论道,“愿牛顿的方法给我们力量,重塑物理现实和牛顿理论最突出的特点,即严格的偶然性之间的联合。”

爱因斯坦从未对量子理论做出过妥协,他相信,截至当日,该理论从根本上来说是不完整的。他无法接受一个由不确定性概率和不确定性原理主导的现实世界。他认为,量子力学的概率源于我们对宇宙在原子层面的运转尚不了解。一旦我们有了更多的了解,概率就会被确定性所取代。

爱因斯坦曾经对一位朋友说,当他在判断一个理论时,他会问自己是否就是上帝,他无法接受,宇宙中发生的大多数事件都存在规律,而在现实事物的基础量子层面,凭借的全是运气。

在1926年写给马克斯·玻恩的信中,爱因斯坦表示:“当然,量子力学令人印象深刻。但发自内心的声音告诉我,它不是真的。理论说了许多,但还不足以让我们更接近‘旧说法’的奥秘。无论如何,我都确信,上帝不会掷骰子。”(www.xing528.com)

爱因斯坦和激光

在爱因斯坦的所有成就当中,激光或许并不是最广为人知的。“激光”是“受激辐射式光频放大器”的英文首字母缩写。作为一种装置,激光制造并放大一束细长的聚焦光束,它的来源可追溯到1917年爱因斯坦发表的一篇论文,论文的主题是辐射量子理论。

在激光中,一个晶体,例如红宝石石榴石、抑或气体或液体中,原子或分子“被挤压”到了更高的能量级。这时,原子释放出大量光子,产生了光束。这种现象被称为受激发射。爱因斯坦首先在1917年的论文中假设了这个过程的可能性。此前一年,当他完成广义相对论的工作后,他开始探索物质和辐射之间的相互作用。研究过程中,他提出改进的热数据基础理论,包括量子能量理论。

爱因斯坦假设,一个受激原子吸收了光子后,通过再次发射光子而返回到较低的能力状态,他称这个过程为自发辐射。他还预想,当光线穿过物质时,物质会激发出更多的光。他的想法是,如果你有大量处于受激状态的原子,且它们都做好了辐射光子的准备,那么,只需要一束途经的光子就可以刺激它们释放出光子。这些被释放的光子和原本的光子一样,有相同的频率和辐射方向。聚集释放的相同光子穿过剩余的原子。当然,爱因斯坦从未实践过他的理论,一直等到1960年,世界上的第一台激光器才问世。

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