是我们能直接看见的)。 结合热力学和电磁学的概念似乎可以对光谱的形状作出解释,不过所有的尝试均以失败告终。 然而, Planck假定振动电子辐射的光的能量是量子化的,从而得到一个表达式,与实验符合得 相当完美。但是他也充分认识到,理论本身是很荒唐的,就像他后来所说的那样:“量子化只不 过是一个走投无路的做法”。 Planck将他的量子假设应用到辐射体表面振子的能量上,如果没有 新秀 Albert einstein,量子物理恐怕要至此结束。1905年,他亳不犹豫的断定:如果振子的能 量是量子化的,那么产生光的电磁场的能量也应该是量子化的。尽管 Maxwell理论以及一个多 世纪的权威性实验都表明光具有波动性, Einstein的理论还是蕴含了光的粒子性行为。随后十多 年的光电效应实验显示仅当光的能量到达一些离散的量值时才能被吸收,这些能量就像是被 个个粒子携带着一样。光的波粒二象性取决于你观察问题的着眼点,这是始终贯穿于量子物理 且令人头痛的实例之一,它成为接下来20年中理论上的难题。辐射难题促成了通往量子理论的 第一步,物质悖论则促成了第二步。众所周知,原子包含正负两种电荷的粒子,异号电荷相互 吸引。根据电磁理论,正负电荷彼此将螺旋式的靠近,辐射出光谱范围宽广的光,直到原子坍 塌为止。接着,又是一个新秀 Niels bohr迈出了决定性的一步。1913年,Bohr提出了一个激进 的假设:原子中的电子只能处于包含基态在内的定态上,电子在两个定态之间跃迁而改变它的 能量,同时辐射出一定波长的光,光的波长取决于定态之间的能量差。结合已知的 定律和这一离奇的假设,Bohr扫清了原子稳定性的问题。Bohr的理论充满了矛盾,但是为氢原 子光谱提供了定量的描述。他认识到他的模型的成功之处和缺陷。凭借惊人的预见力,他聚集 了一批物理学家创立了新的物理学。一代年轻的物理学家花了12年时间终于实现了他的梦想 开始时,发展Bohr量子论(习惯上称为旧量子论)的尝试遭受了一次又一次的失败。接着一系 列的进展完全改变了思想的进程。(待续) 量子物理百年回顾(二) 量子力学史 1923年 Louis de broglie在他的博士论文中提出光的粒子行为与粒子的波动行为应该是对应存在 的。他将粒子的波长和动量联系起来:动量越大,波长越短。这是一个引人入胜的想法,但没 有人知道粒子的波动性意味着什么,也不知道它与原子结构有何联系。然而 de broglie的假设 是一个重要的前凑,很多事情就要发生了 1924年夏天,出现了又一个前凑。 Satyendra N.Bose提出了一种全新的方法来解释 Planck辐射 定律。他把光看作一种无(静)质量的粒子(现称为光子)组成的气体,这种气体不遵循经典 的 boltzmann统计规律,而遵循一种建立在粒子不可区分的性质(即全同性)上的一种新的统 计理论。 Einstein立即将Bose的推理应用于实际的有质量的气体从而得到一种描述气体中粒子 数关于能量的分布规律,即著名的Bose- Einstein分布。然而,在通常情况下新老理论将预测到 原子气体相同的行为。 Einstein在这方面再无兴趣,因此这些结果也被搁置了10多年。然而 它的关键思想——粒子的全同性,是极其重要的。 突然,一系列事件纷至沓来,最后导致一场科学革命。从1925年元月到1928年元月 Wolfgang pauli提出了不相容原理,为周期表奠定了理论基础 Werner Heisenberg、 Max born和 Pascual Jordan提出了量子力学的第一个版本,矩阵力学 人们终于放弃了通过系统的方法整理可观察的光谱线来理解原子中电子的运动这一历史目标 Erwin Schr? dinger提出了量子力学的第二种形式,波动力学。在波动力学中,体系的状态用 Schr? dinger方程的解——波函数来描述。矩阵力学和波动力学貌似矛盾,实质上是等价的 电子被证明遵循一种新的统计规律,Ferm- Dirac统计。人们进一步认识到所有的粒子要么 遵循 Fermi-Dirεc统计,要么遵循Bose- Einstein统计,这两类粒子的基本属性很不相同 Heisenberg阐明测不准原理。 · Paul a m dirac提出了相对论性的波动方程用来描述电子,解释了电子的自旋并且预测了反 物质 Dirac提出电磁场的量子描述,建立了量子场论的基础。是我们能直接看见的）。 结合热力学和电磁学的概念似乎可以对光谱的形状作出解释，不过所有的尝试均以失败告终。 然而，Planck 假定振动电子辐射的光的能量是量子化的，从而得到一个表达式，与实验符合得 相当完美。但是他也充分认识到，理论本身是很荒唐的，就像他后来所说的那样：“量子化只不 过是一个走投无路的做法”。Planck 将他的量子假设应用到辐射体表面振子的能量上，如果没有 新秀 Albert Einstein，量子物理恐怕要至此结束。 1905 年，他毫不犹豫的断定：如果振子的能 量是量子化的，那么产生光的电磁场的能量也应该是量子化的。尽管 Maxwell 理论以及一个多 世纪的权威性实验都表明光具有波动性，Einstein 的理论还是蕴含了光的粒子性行为。随后十多 年的光电效应实验显示仅当光的能量到达一些离散的量值时才能被吸收，这些能量就像是被一 个个粒子携带着一样。光的波粒二象性取决于你观察问题的着眼点，这是始终贯穿于量子物理 且令人头痛的实例之一，它成为接下来 20 年中理论上的难题。辐射难题促成了通往量子理论的 第一步，物质悖论则促成了第二步。众所周知，原子包含正负两种电荷的粒子，异号电荷相互 吸引。根据电磁理论，正负电荷彼此将螺旋式的靠近，辐射出光谱范围宽广的光，直到原子坍 塌为止。接着，又是一个新秀 Niels Bohr 迈出了决定性的一步。1913 年，Bohr 提出了一个激进 的假设：原子中的电子只能处于包含基态在内的定态上，电子在两个定态之间跃迁而改变它的 能量，同时辐射出一定波长的光，光的波长取决于定态之间的能量差。结合已知的 定律和这一离奇的假设，Bohr 扫清了原子稳定性的问题。Bohr 的理论充满了矛盾，但是为氢原 子光谱提供了定量的描述。他认识到他的模型的成功之处和缺陷。凭借惊人的预见力，他聚集 了一批物理学家创立了新的物理学。一代年轻的物理学家花了 12 年时间终于实现了他的梦想。 开始时，发展 Bohr 量子论（习惯上称为旧量子论）的尝试遭受了一次又一次的失败。接着一系 列的进展完全改变了思想的进程。（待续） 量子物理百年回顾（二） 量子力学史 1923年Louis de Broglie在他的博士论文中提出光的粒子行为与粒子的波动行为应该是对应存在 的。他将粒子的波长和动量联系起来：动量越大，波长越短。这是一个引人入胜的想法，但没 有人知道粒子的波动性意味着什么，也不知道它与原子结构有何联系。然而 de Broglie 的假设 是一个重要的前凑，很多事情就要发生了。 1924 年夏天，出现了又一个前凑。Satyendra N. Bose 提出了一种全新的方法来解释 Planck 辐射 定律。他把光看作一种无（静）质量的粒子（现称为光子）组成的气体，这种气体不遵循经典 的 Boltzmann 统计规律，而遵循一种建立在粒子不可区分的性质（即全同性）上的一种新的统 计理论。Einstein 立即将 Bose 的推理应用于实际的有质量的气体从而得到一种描述气体中粒子 数关于能量的分布规律，即著名的 Bose-Einstein 分布。然而，在通常情况下新老理论将预测到 原子气体相同的行为。Einstein 在这方面再无兴趣，因此这些结果也被搁置了 10 多年。然而， 它的关键思想——粒子的全同性，是极其重要的。 突然，一系列事件纷至沓来，最后导致一场科学革命。从 1925 年元月到 1928 年元月： · Wolfgang Pauli 提出了不相容原理，为周期表奠定了理论基础。 · Werner Heisenberg、Max Born 和 Pascual Jordan 提出了量子力学的第一个版本，矩阵力学。 人们终于放弃了通过系统的方法整理可观察的光谱线来理解原子中电子的运动这一历史目标。 · Erwin Schr?dinger 提出了量子力学的第二种形式，波动力学。在波动力学中，体系的状态用 Schr?dinger 方程的解-——波函数来描述。矩阵力学和波动力学貌似矛盾，实质上是等价的。 · 电子被证明遵循一种新的统计规律，Fermi-Dirac 统计。人们进一步认识到所有的粒子要么 遵循 Fermi-Dirac 统计，要么遵循 Bose-Einstein 统计，这两类粒子的基本属性很不相同。 · Heisenberg 阐明测不准原理。 · Paul A. M. Dirac 提出了相对论性的波动方程用来描述电子，解释了电子的自旋并且预测了反 物质。 · Dirac 提出电磁场的量子描述，建立了量子场论的基础