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量子理论的历史发展(第一卷、第一分册)P196

量子理论的历史发展(第一卷、第一分册)P196
量子理论的历史发展(第一卷、第一分册)P196

量子理论的历史发展(第一卷、第一分册)P196-201

几个月以后,在1909年9月21日,爱因斯坦在萨尔茨堡的第81届德国科学家大会(Natur forscherersammlung)上发表了一篇演讲,题为“Uber die Entwicklung userer Anschauungen uber das Wesen und die Konstitution der Strahlung(论我们关于辐射之本性及构造的概念的发展)”;在演讲中,在许多物理学家

和数学家面前重述了导致涨落公式(79)的那些主要论点(162)【(162)出席会议的人中包括:M.玻恩、J.埃尔斯特、P.爱波斯坦、J.夫兰克ph·夫兰克、J.冯·盖特勒、A.戈克尔、O.哈恩、W.霍尔瓦希、F.哈泽内尔、D.洪德罗斯、L.霍普夫、H.凯泽尔、R.拉登堡、M.冯·劳厄、L.迈特纳、E.迈耶、G·米、M·普朗克、F·赖歇、H·鲁本斯、C·谢弗、K·谢尔、E·冯·施韦德勒、H.西登托夫、A 索末菲、J.斯塔克、W.施托伊宾和W.佛克脱.(参阅赫尔曼,1969,P.71注17).】然后他就指出了一件事

实:“现在还不能表述一种数学的辐射理论,用来既描述[它的]波动结构又描述由[方程80]的]第一项推得的结构(量子结构)”(爱因斯坦,1909b,p.824).爱因斯坦也并没有这样一种统一的理论,但是他提出了下列的建议:

不过在我看来比什么都自然的一种图象[就是],光的电磁场的出现是和一些奇点联系着的,就象电子理论中静电场的出现一样。人们不能完全排除这样一种可能性:在这样一种理论中,电磁场的总能己可以看成是定域在这些奇点上的,正如在旧的超距作用理论中一样.我设想,譬如说每一个这样种奇点都被—个力场包围着、这个力场本质上具有平面波的特点,其振幅随着到奇点的距离的增大而减小.如果存在许多这样的奇点,它们之间的距离远小于一个奇点的力场的广延,则各力场将互相重在而共同形成一个波动着的力场,它和现有电磁理论意义下的波场只有很小的差别.我们当然用不着特别强调,只要这样一种图象还不能导致一种精确的理论,就不应该认为它有任何价值.我只是想用[这个例子]来说明,由于有”普朗克公式而必须指定给辐射的两种结构性质(波动结构和量子结构),不一定要被看成是彼此不相容的。(爱因斯坦,1909b,PP824-825(163)。【(163)爱因斯坦在他从前的论文中曾经指明上面说过的这些想法可以怎样实现;他在那里引用了——早先由普朗克和金斯观察到的——一个事实,即e2/c这个以此处e是电子的电量而c是真空中的光速】和作用量子具有相同的量纲,并可以用一个等式联系起来,二者差一个数量级为100的因子.他曾经论证说,“在我看来,从等式h=e2/c似乎就可以得出,[理论的]那种蕴涵[电的]基元量子的存在的同一修订,也必将导致辐射的的量子结构”(爱因斯坦,1909a,pp.192—193).这就

是说,他认为电子和光量子这两种经典电动力学的不速之客,是具有相同的起源的.例如,光量子很有可能能够从光学小光的基本传播方程的一个包含着普适恒量e 的非线性推广方程(即()()

0///1222222222=??-??-??-??z y x t c φφφφ这种类型的方程的推广,此处Φ是空问和时问中的一个振幅)中得出。

爱因斯坦在以后的几年中继续思索了这种可能的、新的电磁理论基本方程,亦1910年底,他向J .劳布报告了这种努力:“现在我有解决量子问题的伟大希望,而且不必利用光量子来作到这一点。我对此事将有什么结果很觉好奇,但是如果作成了,人们就必须放弃目前形式下的能量原理[即能量守恒]了”(爱因斯坦致劳布,1910年11月4日).不多几天以后,他承认了他的努力的失败,并且写道:“我在解决辐射问题方面又没有成功、在那里,魔鬼对我玩弄了一个肮脏的花招”(爱因斯坦致劳布,1910年11月;两封给劳布的信都引自泽利希,1960,p .197)。】

爱因斯坦在萨尔茨堡会议上的演讲引起了人们很大的兴趣,尽管他的光量子假说并没有说服人们.正如P .爱泼斯坦后来回忆的那样:“那次会议的主席是普朗克,而且他立刻就说这是很有趣的,但他并不完全同意、而且在这次会议上表示响应的唯一的一个人就是J .斯塔克”(爱泼斯坦,AHQP 采访纪录)。事实上,普朗克用一段关于光量子假说是否必要的广泛评论开始了对爱因斯坦的演讲的讨论.他宣称,答案是“否”,而爱因斯坦有利于这一假说的那种结论是建筑在一个隐含的假设上的:他从物质的运动推出了自由辐射的涨落,而并不知道物质和辐射之间的详细相互作用(164)【(164)普朗克说:“喏,真空中的自由电能和物质运动之间的这种相互作用似乎还了解得很少。它主要是在光的吸收过程和发射过程中起作用的。辐射压也基木上起源于它,至少按照色散理论来看是这样,而色散理论一般被认为是成立的,而且在这种理论中[光的]反射被归结成了吸收和再发射.现在,发射和吸收恰恰就是[理论的]暗点,我们对它们还所知甚少”。(普朗克,见爱因斯坦文章的讨论部分,1909b ,p ·825).】。按照当时存在的电子理论,辐射是由加速的电子发射的。然而,同样这种电子理论却包含了许多困难——例如和电子的广延结构有关的那些困难;因此它那些结论不能认为完全可靠。因此,普朗克说,人们应该“首先试图把量子理论的整个困难全都转移到物质和辐射能的相互作用问题中去,然后,纯粹真空中的过程目前就还可以借助于麦克斯韦方程来解释”(普朗克见爱因斯坦文章的讨论部分,1909b ,pp .825—826).

普朗克在他于1910年2月间交给 Annalen der Physik 的一篇文章中更加详细地阐述了他的观点(普朗克,1910a )他在文中回顾了1900年以来所曾出现的辐射理论的主要进步,并且也说明了他自己对这种主要进步的态度.他说,有两种极端的观点可供采取.最保守的观点是由金斯采取了的,他从经典力学和经典电动力学的方程导出了经典的辐射方程.既然这一方程是和实验显然不符的,那就出现一种必要性,寻求一种修订动力学方程的方法,以便把作用量子上的存在包括在内。普朗克写道:

在这个问题上,英国物理学家J .汤姆孙和J .拉莫尔以及德国物理学家A .爱因斯坦和J .斯塔克采取了最为极端的态度。他们倾向于这样一种观点:甚至纯粹真空中的电磁过程,甚至光波,也不是连续地

传播而是以量值为hν的分立量子(光量子)而传播的,此处ν代表频率。(普朗克,1910a,P·761)(165)。【(165)拉莫尔(Joseph Larnor)在他于1902年为《大英百科全书》撰写的“辐射理论”条目中已经讨论了普朗克的黑体辐射理论,他在那里指出了普朗克对玻耳兹曼的熵的组合定义的应用,而且也退到了关于各个共振子不能改变辐射类型的困难(拉莫尔,1902).在他在1902年9月间在贝尔法斯特的大英协会会议上的演讲中,拉莫尔曾经试图把普朗克理论改造成一种避免使用共振子的形式(拉莫尔,1903).七年以后,拉莫尔在他的标题为“论辐射能的统计关系式和热力学关系式”的贝克(Baker)演讲中重新回到了同一问题(拉莫尔,1909).在这篇演讲中,他根据一条假设来发展了辐射理论;其假设就是:和任一黑体或空腔辐射体系相联着的,有一些“基元的能己接收点……我们可以称它们为胞格(cell):而且我们可以通过一个条件来在这些胞格的尺寸(广义的尺寸)之间建立起一个关系,其条件就是:这些胞格应该机会均等,所考虑的具有能量单元的扰动单元在传播中进人任何一个胞格的可能性应该和进入任何另一胞格的可能性相同”(拉莫尔,1909,p.86).这就是说,拉莫尔把普朗克关于有限能见小包的统计考虑换成了他所说的“胞格”的考虑——这种胞格在普通的统计力学语言中对应于体系相空间中的格子。他总结说:普朗克的办法……本质地依赖于能量的原子式构造或分立构造的假设;而且,按照从适用于自然辐射的公式中的恒量所作出的估计,这种不可分割的能量元被证实为相当大,即使和一个气体分子的能量相比也相当大.多少有点类似的涵义也还存在于我们这种表述中,但它现在却是以这样的形式出现的:能量元和标准单位胞格的尺寸之比是一个绝对物理压,同样由关于自然辐射的观察结果来确定。(拉莫尔,l909 PP.89—90).

利用这种对普朗克方法的推广,拉莫尔曾想把辐射的经典描述和量子理论描述之间的缺口弄窄一些;这样将使人们能引入能量元对胞格尺寸(二者都趋于零)的极限微商,而不必暗中认为能见本身是在一种原子式的基础上构成的.

尽管拉莫尔证明了他对辐射的胞格处理方法避免了有限能量子的那种有问题的引用,他却也强调了关于应用于在相空间中传播者的“扰动单元”上的“机会均等假设”.在有自不同波长的一个辐射的体系中,他推想其中每一个这样的单元都可能是短短的一列简单波.这样,所用扰动单元”就和爱因斯坦的光量子及J.

汤姆孙的光强度的定城点(我们在第l·4节中已经讨论过它)显示了某种相似性.】

然后普朗克就概略地叙述了爱因斯坦的涨落考虑;然而他论证说这种考虑也许不成立,因为,即使哈密顿的微分运动方程[对于描述辐射现象来说]的失败是无容置疑地被承认了的,人们也显然不能把统计力学——它是建筑在哈密顿方程上的——选作自洽的辐射理论的出发点。(普朗克,1910a,P.763)颗粒处理方式的主要困难似乎有如下述:

如果人们想要坚持光的电磁本性,而这是颗粒理论的代表们也要坚持的,那末颗粒理论——即使用最同情的态度来判断它——将会从一开始就显示出一些引人注目的弱点.例如。应该怎样想象一个静电场呢?对于这个场来说,频率。是等于本的,从而场的能量必然是由无限多个量值为零的能量子组成的。那末,人们还能不能设想有一个确定方向的有限的场强度呢?(普朗克,1910a,pp.763-764)。

解决这个困难的唯一出路也许是引用静场和动场的不同描述,这就会意味着放弃电磁理论的成就,而这就似乎牺牲太大了。然而普朗克却承认,在统计考虑中引用有限大小的能量小包,这确实会导致一个严

重问题(166)【(166)普朗克在这里第一次表明他确实认真地对待了爱国斯坦的批评(爱因斯坦,1906c,g;1909a,b).在此以前爱因斯坦对这一情况还拿不准;例如他在给J.劳布的信中曾经谈到了这一点:普朗克在通信中也是很令人愉快的.只是他有一个缺点,即比较难以找到自己的方法来弄懂外来的思路.于是我也就可以及用他提出了一些全盘错误的愈见来反对我关于辐射的最近论文了.然而,面对我的批评,他却什么也没说;我确实希望他读读它并承认它.这个量子问题是那样无比重要和困难,从而每个人都应该很好地研究研究它。(爱因斯坦致劳布,1908;引自泽利希,1960,P.147).】。但是他希望用一组有

限个数的方程来说明它;这一组方程“适用于若干个分立的时间点,它们也许是和振子的[突然]激发有关的”(普朗克,1910a,p.766)他提出,动力学定律的这样一种修订可能给振子提供一种响应辐射的激发垒。他继续沿着这些路线进行了思索,而且在1911年2月3日向柏林的德国物理学会提出了自己的结果(普朗克,1911a)。

量子力学发展简史

量子力学发展简史 摘要: 相对论是在普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难,引入能量子概念的基础上发展起来的,爱因斯坦提出光量子假说、运用能量子概念使量子理论得到进一步发展。玻尔、德布罗意、薛定谔、玻恩、狄拉克等人为解决量子理论遇到的困难,进行了开创性的工作,先后提出电子自旋概念,创立矩阵力学、波动力学,诠释波函数进行物理以及提出测不准原理和互补原理。终于在1925 年到1928年形成了完整的量子力学理论,与爱因斯坦的相对论并肩形成现代物理学的两大理论支柱。 关键词:量子力学,量子理论,矩阵力学,波动力学,测不准原理 量子力学是研究微观粒子(如电子、原子、分子等)的运动规律的物理学分 支学科,它主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础,是现代物理学的两大基本支柱。经典力学奠定了现代物理学的基础,但对于高速运动的物体和微观条件下的物体,牛顿定律不再适用,相对论解决了高速运动问题;量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。量子力学认为在亚原子条件下,粒子的运动速度和位置不可能同时得到精确的测量,微观粒子的动量、电荷、能量、粒子数等特性都是分立不连续的,量子力学定律不能描述粒子运动的轨道细节,只能给出相对机率,为此爱因斯坦和玻尔产生激烈争论,并直至去世时仍不承认量子力学理论的哥本哈根诠释。 量子力学是一个物理学的理论框架,是对经典物理学在微观领域的一次革命。 它有很多基本特征,如不确定性、量子涨落、波粒二象性等,在原子和亚原子的微观尺度上将变的极为显著。爱因斯坦、海森堡、玻尔、薛定谔、狄拉克等人对其理论发展做出了重要贡献。原子核和固体的性质以及其他微观现象,目前已基本上能从以量子力学为基础的现代理论中得到说明。现在量子力学不仅是物理学中的基础理论之一,而且在化学和许多近代技术中也得到了广泛的应用。上世纪末和本世纪初,物理学的研究领域从宏观世界逐渐深入到微观世界;许多新的实验结果用经典理论已不能得到解释。大量的实验事实和量子论的发展,表明微观粒子不仅具有粒子性,同时还具有波动性(参见波粒二象性),微观粒子的运动不能用通常的宏观物体运动规律来描写。德布罗意、薛定谔、海森堡,玻尔和狄拉克等人逐步建立和发展了量子力学的基本理论。应用这理论去解决原子和分子范围内的问题时,得到与实验符合的结果。因此量子力学的建立大大促进了原子物理。固体物理和原子核物理等学科的发展,它还标志着人们对客观规律的认识从宏观世界深入到了微观世界。量子力学是用波函数描写微观粒子的运动状态,以薛定谔方程确定波函数的变化规律,并用算符或矩阵方法对各物理量进行计算。因此量子力学在早期也称为波动力学或矩阵力学。量子力学的规律用于宏观物体或质量和能量相当大的粒子时,也能得出经典力学的结论。在解决原子核和基本粒子的某些问题时,量子力学必须与狭义相对论结合起来(相对论量子力学),并由此逐步建立了现代的量子场论。

量子力学史简介

近代物理学史论文题目:量子力学发展脉络及代表人物简介 姓名: 学号: 学院: 2016年12月27

量子力学发展脉络 量子力学是研究微观粒子运动的基本理论,它和相对论构成近代物理学的两大支柱。可以毫不犹豫的说没有量子力学和相对论的提出就没有人类的现代物质文明。而在原子尺度上的基本物理问题只有在量子力学的基础上才能有合理地解释。可以说没有哪一门现代物理分支能离开量子力学比如固体物理、原子核粒子物理、量子化学低温物理等。尽管量子力学在当前有着相当广阔的应用前景,甚至对当前科技的进步起着决定性的作用,但是量子力学的建立过程及在其建立过程中起重要作用的人物除了业内人对于普通得人却鲜为人知。本文主要简单介绍下量子力学建立的两条路径及其之间的关系及后续的发展,与此同时还简单介绍了在量子力学建立过程中起到关键作用的人物及其贡献。 通过本文的简单介绍使普通人对量子力学有个简单认识同时缅怀哪些对量子力学建立其关键作用的科学家。 旧量子理论 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量子假说、爱因斯坦光电效应光电子假说和波尔的原子理论。 在19世纪末,物理学家存在一种乐观情绪,他们认为当时建立的力学体系、统计物理、电动力学已经相当完善,而剩下的部分不过是提高重要物理学常数的观测精度。然而在物理的不断发展中有些科学家却发现其中存在的一些难以解释的问题,比如涉及电动力学的以太以及观测到的物体比热总小于能均分给出的值。对黑体辐射研究的过程中,维恩由热力学普遍规律及经验参数给出维恩公式,但随后的研究表明维恩公式只在短波波段和实验符合的很好,而在长波波段和实验有很大的出入。随后瑞利和金森根据经典电动力学给出瑞利金森公式,而该公式只在长波波段和实验符合的很好,而在短波波段会导致紫外光灾。普朗克在解决黑体辐射问题时提出了一个全新的公式普朗克公式,普朗克公式和实验数据符合的很好并且数学形式也非常简单,在此基础上他深入探索这背后的物理本质。他发现如果做出以下假设就可以很好的从理论上推导出他和黑体辐射公式:对于一定频率f的电磁辐射,物体只能以hf为单位吸收

“化学”简介、含义、起源、历史与发展

化学 化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久又富有活力的学科。它的成就是社会文明的重要标志。从开始用火的原始社会,到使用各种人造物质的现代社会,人类都在享用化学成果。人类的生活能够不断提高和改善,有赖于科学技术的进步,而化学的贡献在其中起了重要的作用。 化学是重要的基础科学之一,在与物理学、生物学、天文学等学科的相互渗透中,不仅本身得到了迅速的发展,同时也推动了其他学科和技术的发展。例如,核酸化学的研究结果使今天的生物学从细胞水平提高到分子水平,建立了分子生物学;对地球、月球和其他天体的化学成分的分析,得出了元素分布的规律,发现了星际空间简单化合物的存在,为天体演化和现代宇宙学提供了实验数据,创建了地球化学和宇宙化学。化学的重大成就,还丰富了自然辩证法的内容,推动了唯物主义哲学思想的发展。 化学的历史发展 原始人类从用火之时开始,由野蛮进入文明,同时也就开始了用化学方法认识和改造天然物质。火──燃烧──就是一种化学现象。掌握了火以后,人类开始熟食;逐步学会了制陶、冶铜、炼铁;以后,又懂得了酿造、染色等等。这些由天然物质加工改造而成的制品,成为古代文明的标志。在这些生产实践的基础上,萌发了古代化学知识。 古人曾根据物质的某些性质对物质进行分类,并企图追溯其本源及其变化规律。公元前4世纪或更早,中国提出了阴阳五行学说,认为万物是由金、木、水、火、土五种基本物质组合而成,而五行则是由阴阳二气相互作用而成的。此说为朴素的唯物主义自然观,用“阴阳“这个概念来解释自然界两种对立和互相消长的物质势力,认为二者的相互作用是一切自然现象变化的根源。此说为中国炼丹术的理论基础之一。公元前4世纪,希腊也提出与五行学说类似的火、风、土、水四元素说和古代原子论。这些朴素的元素思想,即为物质结构及变化理论的萌芽。后来在中国出现了炼丹术,到了公元前2世纪的秦汉时代,炼丹术已颇为盛行,大致在公元7世纪传到阿拉伯国家,与古希腊哲学相融合而形成阿拉伯炼金术,阿拉伯炼金术于中世纪传入欧洲,形成欧洲炼金术,后逐步演进为近代的化学。英文中化学一字(chemistry)的字根chem,即来源于中世纪的拉丁文炼金术(alchemia)。 炼丹术的指导思想是深信物质能转化,试图在炼丹炉中夺造化之功,人工合成金银或修炼长生不老之药,有目的地将各类物质搭配烧炼,进行实验。为此设计了研究物质变化用的各种器皿,如升华器、蒸馏器、研钵等,也创造了各种实验方法,如研磨、混合、溶解、结晶、灼烧、熔融、升华、密封等。与此同时,进一步分类研究了各种物质的性质,特别是相互反应的性能。这些都为近代化学的产生奠定了基础,许多器具和方法经过改造后仍然在今天的化学实验室中沿用。炼丹家在实验过程中发明了火药,发现了若干元素(如汞、锌、砷、锑、磷等),制成了某些合金(如黄铜、白铜),还制出和提纯了许多化合物,如明矾等。这些成果我们至今仍在利用。 16世纪开始,欧洲工业生产蓬勃兴起,推动了医药化学和冶金化学的创立和发展,使炼金术转向生活和实际,更进而注意对物质化学变化本身的研究。在元素的科学概念建立之

量子力学的发展史及其哲学思想

十九世纪末期,物理学理论在当时看来已发展到相当完善的阶段.那时,一般的物理现象都可以从相应的理论中得到说明:物体的机械运动比光速小的多时,准确地遵循牛顿力学的规律;电磁现象的规律被总结为麦克斯韦方程;光的现象有光的波动理论,最后也归结为麦克斯韦方程;热的现象理论有完整的热力学以及玻耳兹曼,吉不斯等人建立的统计物理学.在这种情况下,当时有许多人认为物理现象的基本规律已完全被揭露,剩下的工作只是把这些基本规律应用到各种具体问题上,进行一些计算而已。 这种把当时物理学的理论认作”最终理论”的看法显然是错误的,因为:在绝对的总的宇宙发展过程中,各个具体过程的发展都是相对的,因而在”绝对真理的长河中,人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识具有相对的真理性.”生产力的巨大发展,对科学试验不断提出新的要求,促使科学试验从一个发展阶段进入到另一个新的发展阶段。就在物理学的经典理论取得上述重大成就的同时,人们发现了一些新的物理现象,例如黑体辐射,光电效应,原子的光谱线系以及固体在低温下的比热等,都是经典物理理论所无法解释的。这些现象揭露了经典物理学的局限性,突出了经典物理学与微观世界规律性的矛盾,从而为发现微观世界的规律打下基础。黑体辐射和光电效应等现象使人们发现了光的波粒二象性;玻尔为解释原子的光谱线系而提出了原子结构的量子论,由于这个理论只是在经典理论的基础上加进一些新的假设,因而未能反映微观世界的本质。因此更突出了认识微观粒子运动规律的迫切性。直到本世纪二十年代,人们在光的波粒二象性的启示下,开始认识到微观粒子的波粒二象性,才开辟了建立量子力学的途径。 量子力学诞生和发展的过程,是充满着矛盾和斗争的过程。一方面,新现象的发现暴露了微观过程内部的矛盾,推动人们突破经典物理理论的限制,提出新的思想,新的理论;另一方面,不少的人(其中也包括一些对突破经典物理学的限制有过贡献的人),他们的思想不能(或不完全能)随变化了的客观情况而前进,不愿承认经典物理理论的局限性,总是千方百计地企图把新发现的现象以及为说明这些现象而提出的新思想,新理论纳入经典物理理论的框架之内。虽然本书中不能详细叙述这个过程。尽管这些新现象在十九世纪末就陆续被发现,而量

量子力学的发展进程

量子力学的发展进程 黑体2014 摘要:简述了量子力学的发展进程。量子力学是近代物理学的重要组成部分,是研究微观粒子(分子、原子、原子核、基本粒子等)运动规律的一种基础理论。它是本世纪二十年代在总结大量实验事实和旧量子论的基础上建立起来的。它的发展曾经引起物理思想上的巨大变革,它产生的影响,绝不局限于物理学和化学这两门学科,而且还涉及人类认识本身的种种基本问题。因此对它的发展进程进行研究有着特别的重要意义。笔者想在这篇文章中对量子力学的发展进程作一简要的回顾,并就自己在学习周世勋《量子力学教程》这门课程中一些疑惑和感想做一说明。 关键词:量子力学;进程;学习心得

The development process of quantum mechanics Abstract:Briefly describes the development process of quantum mechanics. It is an important part of modern physics, quantum mechanics is the study of microscopic particles (molecules, atoms, nuclei, elementary particles, etc.) a basic theory of the motion law. It is in the 20 s of this century in summing up a lot of experimental facts and the old quantum theory established on the basis of it. Its development has caused physical and ideological change, the impact of it, not limited to the physics and chemistry, the two subjects, but also the basic problem of human cognition itself. So the study of its development process has a special significance. In this article the development process of quantum mechanics makes a brief review of, and in their learning Zhou Shixun in the course of the quantum mechanics course some doubts and thoughts. Key words:Quantum mechanics; Process; The learning

量子力学发展史

鬼话连篇:荒诞量子力学 原创2017-01-15小学僧老和山下的小学僧 先来个绕口令渲染一下诡异的氛围,量子力学奠基人波尔曾曰:如果你第 一次学量子力学认为自己懂了,那说明你还没懂。” 为了理解这个叹为观止的理论的伟大,只能把起点设得低一些,就从认识论'说起吧!中学僧请跳过,直接看后半篇。 人类为了生存,一直试图认识和解释这个世界。最早的认识论”充满了想象,后来逐渐演化成了宗教”,比如上帝创造了万物。过了一阵子,有些人发现这种认识论"不靠谱,跪了半天祈雨,还不如萧敬腾管用!脑袋瓜好使的人就在思考世界的本源是什么”、东西为什么往下掉”,如此云云。早期的聪明人只是坐在办公室研究世界,于是这种单纯的思辨就慢慢变成了哲学” 大家围坐论道,逼格是挺高,但只能争个面红耳赤,张三说世界在乌龟背上,李四说世界在大象背上。我说哥们儿,你们就不能验证一下吗?当然不能!土鳖才动手,君子只动口,这种风气夸张到什么程度呢?亚里士多德认为女性的牙齿比男性少”,就这么一个理论,愣是被奉为经典几百年。 很长一段时间,大家就是这么靠拍脑袋研究世界。拍着拍着,突然有个家伙灵光一闪,拍出了逻辑思维,做起了实验,这就是伽利略”。伽利略是第一个系统地用严密的逻辑和实验来研究事物的人,这便是科学”的雏形,所以伽利略很伟大,属于一流伟大”这个范畴。 是不是觉得早生几百年,你我都是科学家?别天真了,其实经常以负面形象出现的亚里士多德,绝对属于当时最聪明的人,时代局限性造成的无知”不是无知。 打个补丁,本文说的科学”是单纯的一门学科,而不是形容词。啥意思呢?因为某党的某些需求,科学这个词在国内的意义急剧扩大化,以至于现在科学' 就是真理”的代名词,很多地方可以把科学”和合理”两个词互换。你的做法很科学”,你的做法很合理”,这两句话有区别吗?再看英文版:你的做法很Scienee :这可就是语病了。本文说的科学”就是“Scienee, 是—门学科,而不是理:。

量子力学的发展及应用

量子力学论文题目: 量子力学发展历史及应用领域 学生姓名武术 专业电子科学与技术 学号_ 222009322072082 班级2009 级 2班 指导教师张济龙 成绩 _ 工程技术学院 2011年12 月

量子力学发展历史及应用领域 武术 西南大学工程技术学院,重庆 400716 摘要:量子力学发展至今已有一百年了,它发展的道路并不是一帆风顺的。这一百年虽是艰难的,但是辉煌的。此后,人们发现量子力学与现代科技的联系日益紧密,它的发展潜力是不能低估的。本文从两个部分逐次论述了量子力学的发展及应用。第一部分是量子力学的发展,这部分阐述了早期量子论。第二部分是量子力学的应用,这部分阐明了量子力学在固体物理和信息科学中的应用。 关键词:早期量子论;量子力学的发展;量子力学的应用 量子力学诞生至今一百年。经过一百年的发展,它由原子层次的动力学理论,已经向物理学和其他学科以及高新技术延伸。而事实上,它已超出物理学范围;它不仅是现代物质科学的主心骨,又是现代科技文明建设的主要理论基础之一。 建立在量子概念的量子力学及其物理诠释,促使人类的思想观念产生根本性转变;虽然这新概念很抽象,但就目前文明的空前繁荣而言,量子力学所产生的影响是相当广泛的。而看看量子力学的前沿性进展新貌,则会感到心驰神往。 量子力学可谓是量子理论的第二次发展层次,第一次常称作早期量子论,第三次就是量子场论。本文除了论述这三个层次以外,又说了它在现代物理乃至现代物质科学中的地位,阐述了它应用的状况。 一.量子力学的发展 19世纪末20世纪初,人们认为经典物理发展很完美的时候,一系列经典理论无法解释的现象一个接一个的发现了。经典力学时期物理学所探讨的主要是用比较直接的实验研究就可以接触到的物理现象的定理和理论。牛顿定理和麦克斯韦电磁理论在宏观和慢速的世界中是很好的自然规律。而对于微观世界的

量子力学今后发展的真正出路在哪里

量子力学今后发展的真正出路在哪里? 司今(jiewaimuyu@https://www.doczj.com/doc/5711327979.html,) 量子力学是研究质点自旋运动的力学,它不能放弃“波粒二象性”认识的根本原因在于:我们无法用经典粒子概念来解释光的“衍射、干涉”等具有波性的现象。 在经典粒子概念中,粒子就没有自旋和自旋磁场性,粒子通过的物质空间也没有磁场性。但现代物理学已证明,质子、中子、电子、光子等都具有自旋和自旋磁矩性,这说明它们已不同于经典粒子,它们具有自旋和磁场双重性;但量子力学在探讨光衍射现象时,倒是把光的这一本质性给忘记了,同时也忽略了由自旋粒子(如质子、中子、电子等)组成的窄缝空间也是一个磁场空间;试想,一个有自旋磁场的粒子通过一个有磁场的空间,这个粒子运动还会像经典粒子那样作直线运动吗? 如果我们认真地将粒子们的双重性与物质空间磁场性有机结合起来,我想,解决粒子“干涉、衍射”问题并不难,关键难得是我们将如何改造与舍弃我们现有的量子力学?如何补充与完善我们的经典物理学? 我们要始终牢记,微观世界的物体运动与宏观世界的物体运动存在本质区别,那就是在我们眼里和经典理论中,宏观物体运动是没有自旋与自旋场集于一身的物体;更要牢记,空间宏观物体的磁场对其他物体运动的影响要比微观世界小得多。 “波粒二象性”不是研究微观世界的真正出路,把握微观世界粒子的自旋与自旋磁场性及微观空间存在磁场性才是我们真正打开微观世界大门的一把金鈅匙。 我们必须抛弃“波粒二象性”思想,回归到创新的经典力学中来,这是量子力学今后发展必须付出的代价!但就目前来看,我们的物理学主流界能答应吗? 一个理论的正确与否关键在于可不可以通过实验验证,验证就要有一个清晰的模型图景;在宏观世界中,我们能够找到有“场与自旋”的物理模型就非“磁陀螺运动”莫属了,因此,我的“自旋场理论”就是从研究“磁陀螺在磁场中运动”开始的。 我认为,将来的量子力学必然是带有自旋磁场的质点运动与空间或物质自旋场有机结合的力学,这种结合是对牛顿质点力学与库伦“点荷”理论的回归;用研究、对待自旋磁陀螺的眼光来重新审视微观世界的那些“精灵们”,像牛顿力学体系那样,从“公理”出发,建立我们微观世界的真正物理理论体系,这样,我们的物理学才会真正走进微观世界的殿堂,才能真正走进量子大时代! 我期待着这一时刻的到来! 【附】:几种物理学体系的比较

量子力学的历史和发展

量子力学的历史和发展 量子论和相对论是现代物理学的两大基础理论。它们是在二十世纪头30年发生的物理学革命的过程中产生和形成的,并且也是这场革命的主要标志和直接的成果,量子论的诞生成了物理学革命的第一声号角。经过许多物理学家不分民族和国籍的国际合作,在1927年它形成了一个严密的理论体系。它不仅是人类洞察自然所取得的富有革命精神和极有成效的科学成果,而且在人类思想史上也占有极其重要的地位。如果说相对论作为时空的物理理论从根本上改变人们以往的时空观念,那么量子论则很大程度改变了人们的实践,使人类对自然界的认识又一次深化。它对人与自然之间的关系的重要修正,影响到人类对掌握自己命运的能力的看法。量子论的创立经历了从旧量子论到量子力学的近30年的历程。量子力学产生以前的量子论通常称旧量子论。它的主要内容是相继出现的普朗克量子假说、爱因斯坦的光量子论和玻尔的原子理论。 热辐射研究和普朗克能量子假说 十九世纪中叶,冶金工业的向前发展所要求的高温测量技术推动了热辐射的研究。已经成为欧洲工业强国的德国有许多物理学家致力于这一课题的研究。德国成为热辐射研究的发源地。所谓热辐射就是物体被加热时发出的电磁波。所有的热物体都会发出热辐射。凝聚态物质(固体和液体)发生的连续辐射很强地依赖它的温度。一个物体被加热从暗到发光,从发红光到黄光、蓝光直至白光。1859年,柏林大学教授基尔霍夫(1824—1887年)根据实验的启发,提出用黑体作为理想模型来研究热辐射。所谓黑体是指一种能够完全吸收投射在它上面的辐射而全无反射和透射的,看上去全黑的理想物体。1895年,维恩(1864—1928年)从理论分析得出,一个带有小孔的空腔的热辐射性能可以看作一个黑体。实验表明这样的黑体所发射的辐射的能量密度只与它的温度和频率有关,而与它的形状及其组成的物质无关。黑体在任何给定的温度发射出特征频率的光谱。这光谱包括一切频率,但和频率相联系的强度却不同。怎样从理论上解释黑体能谱曲线是当时热辐射理论研究的根本问题。1896年,维恩根据热力学的普遍原理和一些特殊的假设提出一个黑体辐射能量按频率分布的公式,后来人们称它为维恩辐射定律。普朗克就在这时加入了热辐射研究者的行动。普朗克(1858—1947年)出身于一个书香门第之家,曾祖父和祖父曾在哥廷根大学任神学教授,伯父和父亲分别是哥廷根大学和基尔大学的法学教授。他出生在基尔,青年时期在慕尼黑度过。17岁进慕尼黑大学攻读数学和物理学,后来转到柏林大学受教于基尔

量子力学的产生与发展

量子力学的产生与发展 量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。它是20世纪人类文明发展的一个重大飞跃,量子力学的发现引发了一系列划时代的科学发现与技术发明,对人类社会的进步做出重要贡献。 量子的诞生 19世纪末正当人们为经典物理取得重大成就的时候,一系列经典理论无法解释的现象一个接一个地发现了。德国物理学家维恩通过热辐射能谱的测量发现的热辐射定理。1900年德国物理学家普朗克为了解释热辐射能谱提出了一个大胆的假设:在热辐射的产生与吸收过程中能量是以hV为最小单位,一份一份交换的。普朗克利用内插法,将适用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利―金斯公式衔接起来.在1900年提出了一个新的公式。量子论就这样随着二十世纪开始由伟大的物理学家普朗克把它带到我们这个世界来。虽然在围绕原子论的争论过程中,玻尔兹曼(1844—1966年)在反驳唯能论时说过“怎么能说能量就不像原子那样分立存在呢?”这样的话,马赫(1838—1916年)曾经表明化学运动不连续性的观点,但真正把能量不连续的概念引入物理学的是普朗克。因为能量不连续的概念与古典物理学格格不入,物理学界对它最初的反映是冷淡的。物理学家们只承认普朗克公式是同实验一致的经验公式,不承认他的理论性的量子假说。普朗克本人也惴惴不安,因为他的量子假设是迫不得已的“孤注一掷的举动”。他本想在最后的结果中令h→0,但却发现根本办不到。他其后多年试图把量子假说纳入古典物理学框架之内,取消能量的不连续性,但从未成功。只有爱因斯坦最早认识到普朗克能量子概念在物理学中的革命意义。

著名科学家爱因斯坦经过认真思考,于1905年提出了光量子说。1916年美国物理学家密立根发表了光电效应实验结果,验证了爱因斯坦的光量子说。 量子的青年时代 杂乱的数字以及有趣的台阶想法 从光谱学中,我们知道任何元素都产生特定的唯一谱线。这些谱线呈现什么规律以及为什么会有这些规律,却是一个大难题。拿氢原子的谱线来说吧,这是最简单的原子谱线了。它就呈现为一组线段,每一条线都代表了一个特定的波长。比如在可见光区间内,氢原子的光谱线依次为:656,484,434,410,397,388,383,380……纳米。这些数据无疑不是杂乱无章的,1885年,瑞士的一位数学教师巴尔末(Johann Balmer)发现了其中的规律,并总结了一个公式来表示这些波长之间的关系,这就是著名的巴尔末公式。将它的原始形式稍微变换一下,用波长的倒数来表示,则显得更加简单明了:ν=R(1/2^2 - 1/n^2) 1913年丹麦物理学家玻尔疑惑于卢瑟福原子行星模型的不稳定,建了一所“诺贝尔奖幼儿园”的卢瑟福向他推荐了这个公式。在玻尔眼里,这无疑是一个晴天霹雳,它像一个火花,瞬间点燃了玻尔的灵感,所有的疑惑在那一刻变得顺理成章了,玻尔知道,隐藏在原子里的秘密,终于向他嫣然展开笑颜。一个大胆的想法在玻尔的脑中浮现出来:如同具有一定势能的人从某一层台阶上跳下来一样。台阶数“必须”是整数,就是我们的量子化条件。原子内部只能释放特定量的能量,说明电子只能在特定的“势能位置”之间转换。也就是说,电子只能按照某些“确定的”轨道运行,这些轨道,必须符合一定的势能条件,从而使得电子在这些轨道间跃迁时,只能释放出符合巴耳末公式的能量来。氢原子的光谱线代表了电子从一个特定的台阶跳跃到另外一个台阶所释放的能量。因为观测到的光谱线是量子化的,所以电子的“台阶”(或者轨道)必定也是量子化的,它不能连续而取任意值,而必须分成“底楼”,“一楼”,“二楼”等,在两层“楼”之间,是电子的禁区,它不可能出现在那里。正如一个人不能悬在两级台阶之间漂浮一样。如果现在电子在“三楼”,它的能量用W3表示,那么当这个电子突发奇想,决定

量子理论的发展

§6 量子理论的发展 背景 玻尔理论成功地解释了原子的稳定性及氢原子光谱的规律性。为人们认识微观世界和建立近代量子理论打下了基础。 但玻尔理论是经典与量子的混合物,存在着许多不协调。如它既保留了经典的确定性轨道,又假定量子化条件来限制电子的运动。它不能解释稍微复杂的问题,正是这些困难,迎来了物理学的大革命。 1.量子力学:研究微观粒子运动的基本理论,它和相对论构成近代物理学的两大支柱。2.线索: 德布罗意→薛定谔→薛定谔波动方程 海森堡→波恩,提出矩阵力学→→→→量子力学 3.代表人物: 玻尔、泡利、索末菲、海森堡、G·P·汤姆逊、戴维森、等 一德布罗意波的提出 1.德布罗意(Louis Victorde Broglie,1892~1989) 法国物理学家。1892年8月15日生于下塞纳的迪耶普。出身贵族。1910年获巴黎大学文学学士学位,1913年获理学硕士学位。第一次世界大战期间,在埃菲尔铁塔上的军用无线电报站服役。战后一方面参与他哥哥的物理实验工作,一方面拜朗之万为师,研究与量子有关的理论物理问题,攻读博士学位。 1923年9~10月间,连续在《法国科学院通报》上发表三篇短文:《辐射─波和量子》、《光学─光量子、衍射和干涉》、《物理学─量子、气体动理论及费马原理》,在1924年通过的博士论文《量子论研究》中提出了德布罗意波(相波)理论。1927年由美国贝尔实验室的戴维孙(C.J.Davisson)、革未(L.H.Germer)及英国的汤姆孙(G.P.Thomson)通过电子衍射实验证实,1929年获诺贝尔物理学奖,成为第一个以学位论文获得诺贝尔奖金的学者。1932年任巴黎大学物理教授,1933年被选为法国科学院院士。1942年任该院常任秘书,1962年退休,1987年3月去世,享年95岁。主要著作有:《波动力学导论》,《物质和光:新物理学》,《物理学中的革命》,《海森伯不确定关系和波动力学的概率诠释》等。 2.思维过程 德布罗意是爱因斯坦光量子假说的追随者,但他深感爱因斯坦地光量子理论并没有使从牛顿-惠更斯时代起就存在的光的微粒说和波动说的分歧得到解决,只不过是使光的微粒说又重新抬头而已。 因此他战后重新开始理论物理学的研究时,就把自己工作的重点放在用统一的理论描述光的行为,即想给光量子假说再披上一件波动的外衣,同时希望能把这一结论推广到实物粒子上。 德布罗意在获得诺贝尔奖的演讲《电子的波动性》中说:人们无法理解,为什么对于光来说,需要两种相互矛盾的学说,即波动说和微粒说。为什么原子中的电子只有可能进行某些运动,而按经典概念它应当有无穷多的运动。…… 当我开始思考这些困难时,主要有两个问题吸引着我。第一个问题是,不能认为光量子理论是令人满意的,因为它是用ω=hν这个关系式来确定光微粒的能量,其中包含着频率ν。可是纯粹的粒子理论不包含任何定义频率的因素。对于光来说,单是这个理由就需要同时引进粒子的概念和周期的概念。另一个问题是,确定原子中电子的稳定运动涉及到整数,而至今物理学中涉及整数的只有干涉现象和本征振动现象。这使我想到,不能用简单的微粒来描述电子本身,而应当赋予它们以周期的概念。

量子理论发展史

量子理论发展史 20世纪初,Planck提出了能在全波段与观测结果符合的黑体辐射能量密度随频率分布的公式,即Planck公式。要从理论上导出Planck公式,需假定物体吸收或发射电磁辐射,只能以“量子”(quantum)的方式进行,每个“量子”的ε.由于能量不连续的概念在经典力学中是完全不容许的,所以尽管这能量为hv = 个假设能堆到出与实际观测极为符合的Planck公式,在相当长的时间内量子假设并未受到重视。 Einstein在用量子假设说明光电效应问题时提出了光量子概念,他认为辐射场就是由光量子组成,采用光量子概念后光电效应中的疑难迎刃而解。Einstein 和P.J.W.Debye进一步把能量不连续的概念应用于固体中原子的振动,成功解释了温度趋于零时固体比热容趋于零的现象。至此,物理学家们才开始重视能量不连续的概念,并用它来解决经典物理学中的其它疑难问题。比较突出的是原子结构与原子光谱的问题。 1896年,汤姆生提出原子结构的葡萄干面包模型,即正电荷均匀分布于原子中,电子以某种规则排列镶嵌其中。1911年,卢瑟福根据α粒子的散射实验提出了原子的有核模型:原子的正电荷及几乎全部质量集中于原子中心很小的区域,形成原子核,电子围绕原子核旋转。有核模型可以很好解释α粒子的大角度散射实验,但引来了两大问题:(1)原子的大小问题。在经典物理框架中思考卢瑟福的有核模型,找不到一个合理的特征长度。(2)原子的稳定性问题。电子围绕原子核的加速旋转运动。按照经典电动力学,电子将不断辐射能量而减速,轨道半径不断缩小,最后掉到原子核上,原子随之塌缩。但现实世界表明,原子稳定地存在于自然界。矛盾就这样尖锐地摆在面前,亟待解决。 此时,丹麦年轻的物理学家玻尔来到卢瑟福的的实验室,他深深为此矛盾吸引,在分析了这些矛盾后,玻尔深刻认识到原子世界必须背离经典电动力学。玻尔把作用量子h(quantum of action)引进卢瑟福模型,提出原子的量子论:一是原子的具有离散能量的定态概念,一是两个定态之间的量子跃迁概念和频率条件。[4]然而,玻尔理论应用到简单程度仅次于氢原子的氦原子时,结果与实验不符。对微观粒子的运动规律的探索显得紧迫。为了达到这个目的,1924年德布罗意在光有波粒二象性的启示下,提出了微观粒子也具有波粒二象性的假说。[5]提出了德布罗意关系,按照德布罗意关系,与自由粒子联系的波是一个平面波。1927年,戴维孙和革末的电子衍射实验证明了德布罗意假说的正确性。 量子力学理论在1923—1927年间建立起来。微观粒子的量子态用波函数来描述,Schrodinger 方程表示微观粒子波函数随时间变化的规律。海森堡的矩阵

量子理论的历史发展(第一卷、第一分册)P196

量子理论的历史发展(第一卷、第一分册)P196-201 几个月以后,在1909年9月21日,爱因斯坦在萨尔茨堡的第81届德国科学家大会(Natur forscherersammlung)上发表了一篇演讲,题为“Uber die Entwicklung userer Anschauungen uber das Wesen und die Konstitution der Strahlung(论我们关于辐射之本性及构造的概念的发展)”;在演讲中,在许多物理学家 和数学家面前重述了导致涨落公式(79)的那些主要论点(162)【(162)出席会议的人中包括:M.玻恩、J.埃尔斯特、P.爱波斯坦、J.夫兰克ph·夫兰克、J.冯·盖特勒、A.戈克尔、O.哈恩、W.霍尔瓦希、F.哈泽内尔、D.洪德罗斯、L.霍普夫、H.凯泽尔、R.拉登堡、M.冯·劳厄、L.迈特纳、E.迈耶、G·米、M·普朗克、F·赖歇、H·鲁本斯、C·谢弗、K·谢尔、E·冯·施韦德勒、H.西登托夫、A 索末菲、J.斯塔克、W.施托伊宾和W.佛克脱.(参阅赫尔曼,1969,P.71注17).】然后他就指出了一件事 实:“现在还不能表述一种数学的辐射理论,用来既描述[它的]波动结构又描述由[方程80]的]第一项推得的结构(量子结构)”(爱因斯坦,1909b,p.824).爱因斯坦也并没有这样一种统一的理论,但是他提出了下列的建议: 不过在我看来比什么都自然的一种图象[就是],光的电磁场的出现是和一些奇点联系着的,就象电子理论中静电场的出现一样。人们不能完全排除这样一种可能性:在这样一种理论中,电磁场的总能己可以看成是定域在这些奇点上的,正如在旧的超距作用理论中一样.我设想,譬如说每一个这样种奇点都被—个力场包围着、这个力场本质上具有平面波的特点,其振幅随着到奇点的距离的增大而减小.如果存在许多这样的奇点,它们之间的距离远小于一个奇点的力场的广延,则各力场将互相重在而共同形成一个波动着的力场,它和现有电磁理论意义下的波场只有很小的差别.我们当然用不着特别强调,只要这样一种图象还不能导致一种精确的理论,就不应该认为它有任何价值.我只是想用[这个例子]来说明,由于有”普朗克公式而必须指定给辐射的两种结构性质(波动结构和量子结构),不一定要被看成是彼此不相容的。(爱因斯坦,1909b,PP824-825(163)。【(163)爱因斯坦在他从前的论文中曾经指明上面说过的这些想法可以怎样实现;他在那里引用了——早先由普朗克和金斯观察到的——一个事实,即e2/c这个以此处e是电子的电量而c是真空中的光速】和作用量子具有相同的量纲,并可以用一个等式联系起来,二者差一个数量级为100的因子.他曾经论证说,“在我看来,从等式h=e2/c似乎就可以得出,[理论的]那种蕴涵[电的]基元量子的存在的同一修订,也必将导致辐射的的量子结构”(爱因斯坦,1909a,pp.192—193).这就

量子力学发展历程

量子力学发展历程 摘要:量子理论是在普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难,引入能量子概念的基础上发展起来的,爱因斯坦提出光量子假说、运用能量子概念使量子理论得到进一步发展。玻尔、德布罗意、薛定谔、玻恩、狄拉克等人为解决量子理论遇到的困难,进行了开创性的工作,先后提出电子自旋概念,创立矩阵力学、波动力学,诠释波函数进行物理以及提出测不准原理和互补原理。终于在1925年到1928年形成了完整的量子力学理论,与爱因斯坦的相对论并肩形成现代物理学的两大理论支柱。 关键词:量子力学;量子理论;矩阵力学;波动力学;测不准原理 量子力学(Quantum Mechanics)是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科,它主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。量子力学揭示了微观物质世界的基本规律,为原子物理、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了基础。它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质,光的吸收与辐射等等方面。从1900年到1913年量子论的早期提出,到经过许多科学家如玻恩、海森伯、玻尔等人的努力诠释,量子力学得到了进一步发展。后来遭到爱因斯坦和薛定谔等人的批评,他们不同意对方提出的波函数的几率解释、测不准原理和互补原理。双方展开了一场长达半个世纪的论战,至今尚未结束。 1 普朗克的能量子假设 普朗克在黑体辐射的维恩公式(u = b(λ^-5)(e^-a/λT))和瑞利公式(u = 8π(υ^2)kT / c^3)之间寻求协调统一,找到了与实际结果符合极好的内插公式,迫使他致力于从理论上推导这一新定律。1900年,普朗克提出辐射量子假说,假定电磁场和物质交换能量是以间断的形式(能量子)实现的,能量子的大小同辐射频率成正比,比例常数称为普朗克常数,从而得出黑体辐射能量分布公式,成功地解释了黑体辐射现象。 2光电效应和固体比热的研究 普朗克的出能量子假说具有划时代的意义,但是,不论是他本人还是同时代人当时对这一点都没有充分认识。爱因斯坦最早明确地认识到,普朗克的发现标志了物理学的新纪元.1905年,爱因斯坦在其论文《关于光的产生和转化的一个试探性观点》中,发展了普朗克的量子假说,提出了光量子概念,并应用到光的发射和转化上,很好地解释了光电效应等现象。在那篇论文中,爱因斯坦总结了光学发展中微粒说和波动说长期争论的历史,提示了经典理论的困境,提出只要把光的能量看成不是连续的,而是一份一份地集中在一起,就可以作出合理的解释。与此同时,他还大胆地提出了光电方程,当时还没有足够的实验事实来支持他的理论,因此,爱因斯坦称之为“试探性观点”。但他的光量子理论并没有及时地得到人们的理解和支持,直到1916年,美国物理学家密立根对爱因斯坦的光电方程作出了全面的验证,光量子理论才开始得到人们的承认。1906年,爱因斯坦将普

量子力学发展重大事件

量子力学发展重大事件 1690年,惠更斯出版《光论》,波动说被正式提出 1704年,牛顿出版《光学》,微粒说成为主导(与胡可第一次微波大战) 1807年,杨整理了光方面的工作,提出了双缝干涉实验,波动说再一次登上舞台 1819年,菲涅尔证明光是一种横波 1856-1865,麦克斯韦建立电磁力学,光被解释为电磁波的一种1885年,巴尔末提出了氢原子光谱的经验公式 1887年,赫兹证实了麦克斯韦电磁理论,但他同时也发现了光电效应现象 1893年,黑体辐射的维恩公式被提出 1896年,贝克勒耳发现了放射性 1896年,发现了光谱的塞曼效应 1897年,J.J.汤姆逊发现了电子 1900年,普朗克提出了量子概念,以解决黑体问题 1905年,爱因斯坦提出了光量子的概念,解释了光电效应 1910年,α粒子散射实验 1911年,超导现象被发现 1913年,玻尔原子模型被提出 1915年,索末菲修改了玻尔模型,引入相对论,解释了塞曼效应和

斯塔克效应 1918年,玻尔的对应原理成型 1922年,斯特恩-格拉赫实验 1923年,康普顿完成了X射线散射实验,光的粒子性被证实 1923年,德布罗意提出物质波的概念 1924年,玻色-爱因斯坦统计被提出 1925年,泡利提出不相容原理 1925年,戴维逊和革末证实了电子的波动性 1925年,海森堡创立了矩阵力学,量子力学被建立 1925年,狄拉克提出q数 1925年,乌仑贝克和古德施密特发现了电子自旋 1926年,薛定谔创立了波动力学 1926年,波动力学和矩阵力学被证明等价 1926年,费米-狄拉克统计 1927年,G.P.汤姆逊证实了电子的波动性 1927年,海森堡提出不确定性原理 1927年,波恩作出了波函数的概率解释 1927年,科莫会议和第五届索尔维会议召开,互补原理成型 1928年,狄拉克提出了相对论化的电子波动方程,量子电动力学走出第一步 1930年,第6届索尔维会议召开,爱因斯坦提出光箱实验 1932年,反电子被发现

量子力学科普:量子力学发展史话

量子力学科普:量子力学发展史话 先说明,文章里有些东西具有伪真实性,但是文章的视角未尝不可当做反思,有些东西也未必是空穴来风。 故事发生在二十世纪初的法国。巴黎延续着千百年的灯红酒绿,香榭丽舍大道上散发着繁华和暧昧,红磨坊里弥漫着躁动与彷徨。 而在此时的巴黎,有一个年轻人,名字叫做德布罗意,从他的名字当中可以看出这是一个贵族,事实上德布罗意的父亲正是法国的一个伯爵,并且是正是一位当权的内阁部长。这样一个不愁吃不愁穿只是成天愁着如何打发时光的花花公子自然要找一个能消耗精力的东西来磨蹭掉那些无聊的日子,德布罗意则找到了一个很酷的“事业”——研究中世纪史。据说是因为中世纪史中有着很多神秘的东西吸引着这位年轻人。 时间一转就到了1919,这是一个科学界急剧动荡动着的年代。就在这一年,德布罗意突然移情别恋对物理产生了兴趣,尤其是感兴趣于当时正流行的量子论。具体来说就是感兴趣于一个在当时很酷的观点:光具有粒子性。这一观点早在十几年前由普朗克提出,而后被爱因斯坦用来解释了光电效应,但即便如此,也非常不见容于物理学界各大门派。 德布罗意倒并不见得对这一观点的物理思想有多了解,也许他的理解也仅仅就是理解到这个观点是在说“波就是粒子”。 或许是一时冲动,或许是因为年轻而摆酷,德布罗意来到了一派宗师朗之万门下读研究生。 从此,德布罗意走出了一道足以让让任何传奇都黯然失色的人生轨迹。 历史上德布罗意到底花了多少精力去读他的研究生也许已经很难说清,事实上

德布罗意在他的五年研究生生涯中几乎是一事无成。事实上也可以想象,一个此前对物理一窍不通的中世纪史爱好者很难真正的在物理上去做些什么。 白驹过隙般的五年转眼就过去了,德布罗意开始要为他的博士论文发愁了。其实德布罗意大约只是明白普朗克爱因斯坦那帮家伙一直在说什么波就是粒子,(事实上对于普朗克大约不能用“一直”二字,此时的普朗克已经完全抛弃自己当初的量子假设,又回到了经典的就框架。)而真正其中包含的物理,他能理解多少大约只有上帝清楚。 五年的尽头,也就是在1924,德布罗意终于提交了自己的博士论文。他的博士论文只有一页纸多一点,不过可以猜想这一页多一点的一份论文大约已经让德布罗意很头疼了,只可惜当时没有枪手可以雇来帮忙写博士论文。 他的博士论文只是说了一个猜想,既然波可以是粒子,那么反过来粒子也可以是波。 而进一步德布罗意提出波的波矢和角频率与粒子动量和能量的关系是: 动量=普朗克常数/波矢 能量=普朗克常数*角频率 这就是他的论文里提出的两个公式 而这两个公式的提出也完全是因为在爱因斯坦解释光电效应的时候提出光子的动量和能量与光的参数满足这一关系。 可以想象这样一个博士论文会得到怎样的回应。在对论文是否通过的投票之前,德布罗意的老板朗之万就事先得知论文评审委员会的六位教授中有三位已明确表态会投反对票。 本来在欧洲,一个学生苦读数年都拿不到学位是件很正常的事情,时至今日

浅谈量子力学的前沿进展

量子力学论文 题目:浅谈量子力学的前沿进展 学院: 专业: 学号: 姓名: 时间:2014年7月1日 指导教师:

浅谈量子力学的前沿进展 摘要:量子力学是在19世纪末发展起来的一门新科学,而且它还一直处于不断地发展中,在自然科学中具有重要作用。量子力学的规律已成功地运用于各个领域,物理、材料、化学、生命、信息和制药等,量子力学与我们的生活密切相关。量子力学是研究微观粒子的运动规律,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。量子力学诞生至今一百年。经过一百年的发展,它由原子层次的动力学理论,已经向物理学和其他学科以及高新技术延伸。而事实上,它已超出物理学围;它不仅是现代物质科学的主心骨,又是现代科技文明建设的主要理论基础之一。本文将对量子力学目前的发展、应用以及前沿进展做出阐述。

关键词:量子力学;发展;前沿 Abstract Quantum Mechanics was a new subject that was formulated at the end of the 19th century and is still under development. It plays a key role in natural sciences. The theory of Quantum Mechanics is applied to a variety of areas, such as physics, materials, chemistry, life science, informatics and pharmacy and is closely related to our daily life. Quantum Mechanics is a basic theory that studies the motion law of microscopic particles and studies mainly atoms, molecules, condensed matter, and the structure and nature of atomic nucleus and fundamental particles. It has been one hundred years up to now when Quantum Mechanics was founded. It extended from kinetic theory at atomic level to Physics and other subjects and high-tech within one hundred years of development. As a matter of fact, it has beyond the scope of Physics; it is not only the backbone of modern matter science, but also one of the

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