解释诸如中子星和Bose- Einstein凝聚(在这种现象里气体中所有原子的行为象 个单一的超大原子)等奇异的物质聚集形式。量子力学为所有的科学分支和每 项高技术提供了关键的工具。量子物理实际上包含两个方面。一个是原子层次 的物质理论:量子力学;正是它我们才能理解和操纵物质世界。另一个是量子场 论,它在科学中起到一个完全不同的作用,稍后我们再回到它上面来。 旧量子论 量子革命的导火线不是对物质的研究,而是辐射问题。具体的挑战是理解黑体(即 某种热的物体)辐射的光谱。烤过火的人都很熟悉这样一种现象:热的物体发光, 越热发出的光越明亮。光谱的范围很广,当温度升髙时,光谱的峰值从红线向黄 线移动,然后又向蓝线移动(这些不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 Maxwe理论以及 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 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 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.Boe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)组成解释诸如中子星和 Bose-Einstein 凝聚（在这种现象里气体中所有原子的行为象 一个单一的超大原子）等奇异的物质聚集形式。量子力学为所有的科学分支和每 一项高技术提供了关键的工具。量子物理实际上包含两个方面。一个是原子层次 的物质理论：量子力学；正是它我们才能理解和操纵物质世界。另一个是量子场 论，它在科学中起到一个完全不同的作用，稍后我们再回到它上面来。 旧量子论 量子革命的导火线不是对物质的研究，而是辐射问题。具体的挑战是理解黑体（即 某种热的物体）辐射的光谱。烤过火的人都很熟悉这样一种现象：热的物体发光， 越热发出的光越明亮。光谱的范围很广，当温度升高时，光谱的峰值从红线向黄 线移动，然后又向蓝线移动（这些不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