Physics 版 (精华区)

发信人: Rg (Gardenia), 信区: Physics
标  题: 量子理论的建立
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年02月17日14:28:10 星期天), 站内信件

量子力学是现代物理学的理论基础之一，是研究微观粒子运动规律的科学，使人们对物
质世界的认识从宏观层次跨进了微观层次。自1900年普朗克提出量子假设以来，量子力
学便以前所未有的速度发展起来，紧接着是1905年爱因斯坦提出光量子假说，直接推动
了量子力学的产生与发展。而玻尔运用量子理论和核式结构模型解决了氢原子光谱之谜
。之后德布罗意的物质波理论使经典物理学的卫道士们大吃一惊。海森堡的矩阵力学、
“不确定原理”和薛定谔的波动力学成了量子力学独当一面的基础。而数学高手狄拉克
在此基础上进一步实现了量子力学的统一，建立了著名的“狄拉克方程”。泡利的“不
相容原理”又给量子力学抹上了灿烂的一笔。
综观其发展史可谓是群星璀璨、光 史壮 。它不仅较大地推动了原子物理、原子核物理
、光学、固体材料、化学等科学理论的发展，还引发了人们对哲学意义上的思考。
马克斯.普朗克（1858-1947）
德国理论物理学家。1874年进入慕尼黑大学。最初他主攻数学，随后又爱上了物理学。
虽然他的老师冯.诺里曾对他谈到物理学已经是一门高度发展、几乎完美的学科。
普朗克的一生在科学上提出了许多创见，但贡献最大的还是1900年提出的量子假设。他
指出，辐射过程不是连续的，而是以最小的分量一份一份地放射出来，这个最小能量单
位叫量子，并且还给出了公式。普朗克公式是一个与实验结果完全一致的公式。量子假
说的提出对量子论的发展起了重大的作用。因此，普朗克于1918年获得了诺贝尔物理学
奖。爱因斯坦在1948年悼念普朗克的会上所致的悼词中说道“一个以伟大的创造性观念
造福于世界的人，不需要后人来赞扬。他的成就本身就以给了他一个更高的报答。”
玻尔(1885-1962)
1885年10月7日,出生与丹麦哥本哈根。由于对原子结构和辐射研究的贡献，他于1912年
获得了诺贝尔物理学奖。
1913年，玻尔发表了三篇论文，把核式结构模型与量子论结合起来，解释了许多已知的
实验现象，如氢原子光谱问题，正确预言了在复杂原子中的电子必须以“壳层”形式存
在，还指出最外层电子个数决定元素的化学性质。
玻尔的预言以及他的理论与经典理论的矛盾强烈地扰动着物理界。在之后短短三十年内
，海森堡的矩阵力学等理论相继发表，创造出一门全新而成熟的量子力学来。玻尔在近
代物理的发展史上的地位是极其崇高的，他不仅对量子力学的发展作出了开创性贡献，
而且在国际物理界创立了一种独特的学术气氛，人们称之为“哥本哈根精神”。他还创
立了尼尔.玻尔研究所，被许多物理学家称为“物理学的圣地”。
德布罗意
法国著名物理学家，1892年出生于第厄普的一个贵族世家。在中学时期，他的兴趣是文
科，在20岁是志趣转向自然科学，并用两年时间学习了自然科学的基础课程。德布罗意
的治学原则是：广见闻、多浏览、勤实验。他认为环境和出身不能决定一个人的志向，
重要的是在学术上要善于独立思考，不迷信权威。
1920年他指出，一切物质都具有粒子和波的两重性，这就是著名的物质波理论。这个大
胆的创造性假设轰动了整个学术界，因为按照经典物理的观念，粒子与波是完全不同的
两种物质形态，根本不可能融合在一起，因此许多学者都对次持怀疑态度。但爱因斯坦
对此却十分赞赏，说道：“一幅巨大帷幕的一角卷起来了”。很快，在1927年由实验证
实了德布罗意的物质波的真实性，德布罗意也因提出物质波理论而获得1923年诺贝尔物
理学奖。
海森堡（1901-1976）
     德国著名的现代物理学家。1924年进入哥廷根大学深造，先后拜师于玻尔和波恩门
下。特别是在与玻尔交往的三年中，他们经常通宵达旦地讨论问题，是他的学术水平大
大提高。
1925年海森堡发表了矩阵力学理论，认为人不能够确定某时刻电子在空间的位置，也不
能在轨道上跟踪它。波恩把它与爱因斯坦抛弃绝对时空观概念相媲美。1927年海森堡第
一次提出了“不确定关系”，指出在同一时刻以相同的精度测定粒子的位置与动量是不
可能的，只能精确确定两者之一。由于海森堡的重大贡献，他被世人认为是量子力学的
重要创始人之一，而“不确定关系”也成为量子力学基本原理之一，他因此于1932年荣
获诺贝尔物理学奖。他那种勇于创新、大胆思维的科学精神很值得后人学习。
狄拉克(Diract)
     由于发现原子理论的有效新形式，而与奥地利科学家薛定谔共同获得1933年诺贝尔
物理学奖。开始他只对精确的方程式感兴趣，不善于用近似的方法来处理实际问题。但
他逐渐认识到“在显示生活中方程都是近似的，当然我们应当是它们越来越精确，不过
即使是近似的方程也能显示出美来”。
    1926年冬，狄拉克证明海森堡的矩阵力学与薛定谔的波动方程是等价的，之后狄拉
克又提出了著名的“狄拉克方程”（即相对论方程），他从这一方程的负能态解出发，
预言了正电子的存在。这是关于反物质的第一次假设。他解释道：真空根本就不是空的
，里面充满着正电子与电子。由于某中原因可以是真空中跳出正电子和电子，也能够使
一个电子与正电子相遇放出光子，双双湮灭为真空。人们起初认为这纯属数学趣事，但
一年后，美国人安德森在宇宙射线中找到了正电子。狄拉克喜欢独立思考，在科学上独
树一帜。他对量子力学的精辟论述和他的思想所表现出来的非凡洞察力，使一代物理学
家以为神异。 

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朋友，你有二三十岁了吧，这些年你一定碰到过你的梦中情人，
你很想得到她，可是你不敢;
我有一位朋友，他经验实足，只是最近在忙于追一个女孩子，
但只要你肯向他讨教，
他一定可以帮你解决这个问题....

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