Physics 版 (精华区)

发信人: Rg (RedGardenia), 信区: Physics
标  题: §7不是每件事物都能用模型说明
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年05月16日07:31:58 星期五), 站内信件

         
             §7不是每件事物都能用模型说明
 

   从上世纪末以来，用人们熟悉的模型方法去研究自然界
中的新事物并不总是成功的。以太模型就是一例。它的创造
者把它奉为经典物理学的救星，可是它却不能说明光速的显
著的恒定性。
    让我们想象一下这个以太。它是某种绝对坚硬和绝对透
明的东西。是不可击碎的玻璃吗?尽管以太是坚硬的，它必须
允许所有不同的物体在其中自由运动。不仅如此，这些物体
还应该能够牵引以太，产生一种象风的东西，一种真正的虚无
缥缈的以太风。
    许多年来物理学家曾尝试掌握以太的这些奇妙特性。但
他们却失败了。以太被证明是一种没有事实根据的臆造。
    然而以太概念还不是唯一的没有根据的实体。没有一个
经典物理学家的原子模型能够说明铀、镭和其他化学元素神
秘地释放能量这一现象：千百万年以来，在没有外部来源的
情况下，这种能量的放射从来没有间断过。
    爱因斯坦的光子假设又给予古老的模型以打击。光作为
电磁波从光源向各方向传播这一概念虽然有些复杂，但还是
能够被纳入经典模型之中的。
    我们已习惯于认为波总是物质媒质的运动：海波是水这
个媒质的运动，声波是空气这个媒质的运动。可是电磁波却
能够在绝对的真空中传播。
    在这意义上，象牛顿那样把光想象成一股又小又轻的粒
子流，倒比较容易些。这些粒子被炽热的物体发射出来，向各
个方向飞去；而当它们进入眼睛时，便会刺激视神经，使之产
生光的感觉。现在来想象这些粒子如何在虚空中运动，便没
有什么困难了。
    但象爱因斯坦那样，想象光同时具有波和微粒特性，对我
们来说却简直是无法办到的。
  从玻尔和卢瑟福建立的原子模型中，我们获得了一个可
以想象的图画：微小的粒子--电子--在确定的轨道中绕
着一个细小的核转动。这些轨道的尺寸要比电子和核大几万
倍。
    如果我们的想象力稍许再多一点，我们就可以为原子勾
划出一种"空的"结构，因为我们自己就生活在一个行星系统
中，而在这个系统里，"电子"(或行星)的尺寸，要比环绕"核"
(或太阳)的轨道小几千倍。
    然而仅仅几年以后；德布罗意把上述图象完全搅乱了。
    他说：  电子、核以及一般说来我们世界上所有的物质的
"建筑砖石"都具有爱因斯坦为光子引入的那种二重性：它们
同时具有波特性和微粒(粒子)特性。其结果，物质微粒包括
原子，就象早些时候的光微粒一样，不再是可以想象的了。

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