狄拉克提出电磁场的量子描述,建立了量子场论的基础 玻尔提出互补原理(一个哲学原理),试图解释量子理论中一些明显的矛盾,特别是波粒二象性。 量子理论的主要创立者都是年轻人。1925年,泡利25岁,海森堡和恩里克费米( nico Fermi)24岁,狄拉引 当23岁。薛定谔是—个大器晩成者,36岁。玻恩和玻尔年龄稍大一些,值得一提的是他们的贡献大多是阐释性的。 坦的反应反衬出量子力学这一智力成果深刻而激进的属性:他拒绝自己发明的导致量子理论的许多关键的观念,他关于玻色 爱因斯坦统计的论文是他对理论物理的最后一项贡献,也是对物理学的最后一项重要贡献 创立量子力学需要新代物理学家并不令人惊讶,开尔文爵士在祝贺玻尔1913年关于氢原子的论文的一封书信中表述了 其中的原因。他说,玻尔的论文中有很多真理是他所不能理解的。开尔文认为基本的新物理学必将出自无拘无束的头脑。 1928年,革命结束,量子力学的基础本质上已经建立好了。后来, Abraham pais以轶事的方式记录了这场以狂热的节奏发生 的革命。其中有一段是这样的:1925年, Samuel goudsmit和 George Uhlenbeck就提出了电子自旋的概念,玻尔对此深表怀 疑。10月玻尔乘火车前往荷兰的莱顿参加亨德里克·A·洛伦兹( Hendrik a. Lorentz)的50岁生日庆典,泡利在德囯的汉堡 倒到玻尔并探询玻尔对电子自旋可能性的看法;玻尔用他那著名的低调评价的语言回答说,自旋这一提议是¨非常,非常有 趣的”。后来,爱因斯坦和 Paul ehrenfest在莱顿碰到了玻尔并讨论了自旋。玻尔说明了自己的反对意见,但是爱因斯坦展示 了自旋的一种方式并使玻尔成为自旋的支持者。在玻尔的返程中,遇到了更多的讨论者。当火车经过德国的哥挺根时,海森 堡和约当接站并询问他的意见,泡利也特意从汉堡格赶到柏林接站。玻尔告诉他们自旋的发现是一重大进步。 量子力学的创建触发了科学的淘金热。早期的成果有:1927年海森堡得到了氦原子薛定谔方程的近似解,建立了原子结 构理论的基础; John slater, Douglas Rayner Hartree,和 adimir Fock随后又提出了原子结构的般计算技巧;Friz London和 Walter Heitler解决了氢分子的结构,在此基础上, Linus pauling建立了理论化学; Arnold Sommerfeld和泡利建立 了金属电子理论的基础,relⅸκ Bloch刨立了能带结构理论;海森堡解释了铁磁性的起因。1928年 George gamow解释了α 次射性衰变的随机本性之谜,他表明α衰变是由量子力学的隧道效应引起的。随后几年中, Hans bethe建立了核物理的基础 并解释了恒星的能量来源。随着这些进展,原子物理、分子物理、固体物理和核物理进入了现代物理的时代。 量子力学应用 对于许多人来说,也许量子力学比相对论更为有用。后者一般用于研究基本粒子的产生和相互转化以及大尺度的时空结构 但对于20世纪人类的生产生活,原子层次的世界显得更为重要。30年代,量子力学用于固体物理,建立了凝聚态物理学 又用于分子物理,建立了量子化学。在此之上,材料科学、激光技术、超导物理等学科蓬勃发展,为深刻影响20世纪人们生 活方式的计算机技术、信息技术、能源技术的发展打下了基础。在20世纪上半期,量子力学深入到微观世界,发展了原子核 结构与动力学理论,提出了关于原子核结构的壳层模型和集体模型,研究了原子核的主要反应如α、β、γ嬗变过程。在天 体物理中,必须要用到量子力学。对于那些密度很大的天体,如白矮星、中子星,当核燃料耗尽时,恒星的引力将使它坍 缩,高密度天体的的费米温度很高,比恒星实际温度高得多,白矮星的电子气兼并压和中子星的中子兼并压抗衡了引力,此 时量子力学效应对于星体的形成起了决定性的作用。对于黑洞,其附近的狄拉克真空正负能级会发生交错,因此有些负能粒 子将可能通过隧道效应穿透禁区成为正能粒子,飞向远方。黑洞的量子力学效应很有意义,值得研究。 尽管量子力学取得了巨大成功,但是由于相对于牛顿力学而言,量子力学与常识的决裂更为彻底,因此对于量子力学的 基础仍旧存在着许多争论,正如玻尔所说:“谁不为量子力学震惊,谁就不懂量子力学。”爱因斯坦和玻尔在20世纪上半期 关于量子力学是否自恰与完备展开了大讨论,引发了一系列关于量子力学基础的工作,如隐变量理论、贝尔定理、薛定谔猫 态实验等,这些工作使得我们看到理解量子力学的艰难。 量子力学的应用,一方面让我们感觉到现实世界丰富多彩的离奇特性,另一方面反过来也促进我们对量子力学基础的理 解。20世纪下半期,量子力学在基础和应用研究上又焕发出了青春。对超导本质、真空的卡西米尔效应、分数与整数量子翟 尔效应、A-B效应和几何相因子、玻色-爱因斯坦凝聚和原子激光等的研究,极大地丰富了人们对物理世界的认识,而对这 些效应和技术的研究,必将对21世纪的科学进步产生深远意义的影响· 狄拉克提出电磁场的量子描述，建立了量子场论的基础。 · 玻尔提出互补原理（一个哲学原理），试图解释量子理论中一些明显的矛盾，特别是波粒二象性。 量子理论的主要创立者都是年轻人。 1925 年，泡利 25 岁，海森堡和恩里克 · 费米（ Enrico Fermi ） 24 岁，狄拉克和约 当 23 岁。薛定谔是一个大器晚成者， 36 岁。玻恩和玻尔年龄稍大一些，值得一提的是他们的贡献大多是阐释性的。爱因斯 坦的反应反衬出量子力学这一智力成果深刻而激进的属性：他拒绝自己发明的导致量子理论的许多关键的观念，他关于玻色 - 爱因斯坦统计的论文是他对理论物理的最后一项贡献，也是对物理学的最后一项重要贡献。 创立量子力学需要新一代物理学家并不令人惊讶，开尔文爵士在祝贺玻尔 1913 年关于氢原子的论文的一封书信中表述了 其中的原因。他说，玻尔的论文中有很多真理是他所不能理解的。开尔文认为基本的新物理学必将出自无拘无束的头脑。 1928 年，革命结束，量子力学的基础本质上已经建立好了。后来， Abraham Pais 以轶事的方式记录了这场以狂热的节奏发生 的革命。其中有一段是这样的： 1925 年， Samuel Goudsmit 和 George Uhlenbeck 就提出了电子自旋的概念，玻尔对此深表怀 疑。 10 月玻尔乘火车前往荷兰的莱顿参加亨德里克 ·A· 洛伦兹（ Hendrik A. Lorentz ）的 50 岁生日庆典，泡利在德国的汉堡 碰到玻尔并探询玻尔对电子自旋可能性的看法；玻尔用他那著名的低调评价的语言回答说，自旋这一提议是 “ 非常，非常有 趣的 ” 。后来，爱因斯坦和 Paul Ehrenfest 在莱顿碰到了玻尔并讨论了自旋。玻尔说明了自己的反对意见，但是爱因斯坦展示 了自旋的一种方式并使玻尔成为自旋的支持者。在玻尔的返程中，遇到了更多的讨论者。当火车经过德国的哥挺根时，海森 堡和约当接站并询问他的意见，泡利也特意从汉堡格赶到柏林接站。玻尔告诉他们自旋的发现是一重大进步。 量子力学的创建触发了科学的淘金热。早期的成果有： 1927 年海森堡得到了氦原子薛定谔方程的近似解，建立了原子结 构理论的基础； John Slater ， Douglas Rayner Hartree ，和 Vladimir Fock 随后又提出了原子结构的一般计算技巧； Fritz London 和 Walter Heitler 解决了氢分子的结构，在此基础上， Linus Pauling 建立了理论化学； Arnold Sommerfeld 和泡利建立 了金属电子理论的基础， Felix Bloch 创立了能带结构理论；海森堡解释了铁磁性的起因。 1928 年 George Gamow 解释了 α 放射性衰变的随机本性之谜，他表明 α 衰变是由量子力学的隧道效应引起的。随后几年中， Hans Bethe 建立了核物理的基础 并解释了恒星的能量来源。随着这些进展，原子物理、分子物理、固体物理和核物理进入了现代物理的时代。 量子力学应用 对于许多人来说，也许量子力学比相对论更为有用。后者一般用于研究基本粒子的产生和相互转化以及大尺度的时空结构， 但对于 20 世纪人类的生产生活，原子层次的世界显得更为重要。 30 年代，量子力学用于固体物理，建立了凝聚态物理学， 又用于分子物理，建立了量子化学。在此之上，材料科学、激光技术、超导物理等学科蓬勃发展，为深刻影响 20 世纪人们生 活方式的计算机技术、信息技术、能源技术的发展打下了基础。在 20 世纪上半期，量子力学深入到微观世界，发展了原子核 结构与动力学理论，提出了关于原子核结构的壳层模型和集体模型，研究了原子核的主要反应如 α 、 β 、 γ 嬗变过程。在天 体物理中，必须要用到量子力学。对于那些密度很大的天体，如白矮星、中子星，当核燃料耗尽时，恒星的引力将使它坍 缩，高密度天体的的费米温度很高，比恒星实际温度高得多，白矮星的电子气兼并压和中子星的中子兼并压抗衡了引力，此 时量子力学效应对于星体的形成起了决定性的作用。对于黑洞，其附近的狄拉克真空正负能级会发生交错，因此有些负能粒 子将可能通过隧道效应穿透禁区成为正能粒子，飞向远方。黑洞的量子力学效应很有意义，值得研究。 尽管量子力学取得了巨大成功，但是由于相对于牛顿力学而言，量子力学与常识的决裂更为彻底，因此对于量子力学的 基础仍旧存在着许多争论，正如玻尔所说： “ 谁不为量子力学震惊，谁就不懂量子力学。 ” 爱因斯坦和玻尔在 20 世纪上半期 关于量子力学是否自恰与完备展开了大讨论，引发了一系列关于量子力学基础的工作，如隐变量理论、贝尔定理、薛定谔猫 态实验等，这些工作使得我们看到理解量子力学的艰难。 量子力学的应用，一方面让我们感觉到现实世界丰富多彩的离奇特性，另一方面反过来也促进我们对量子力学基础的理 解。 20 世纪下半期，量子力学在基础和应用研究上又焕发出了青春。对超导本质、真空的卡西米尔效应、分数与整数量子霍 尔效应、 A-B 效应和几何相因子、玻色－爱因斯坦凝聚和原子激光等的研究，极大地丰富了人们对物理世界的认识，而对这 些效应和技术的研究，必将对 21 世纪的科学进步产生深远意义的影响