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科学网走近量子纠缠(2)

来源:网络整理 作者:新闻资讯网 人气: 发布时间:2019-08-15
摘要:普朗克不喜欢这个妖精,也没有提出光量子的思想,直到 1905 年, 26 岁的爱因斯坦对光电效应的贡献才真正使人们看到了量子概念所闪现的光芒。 爱因斯坦比普朗克更进了一步,认为不仅仅场的能量是一份一份辐射出来的

普朗克不喜欢这个妖精,也没有提出光量子的思想,直到1905年,26岁的爱因斯坦对光电效应的贡献才真正使人们看到了量子概念所闪现的光芒。

爱因斯坦比普朗克更进了一步,认为不仅仅场的能量是一份一份辐射出来的,而且光本身就是由不连续的光量子组成,每一个光量子的能量E = hν,它只与光的频率ν有关,而与强度无关。这儿的h便是普朗克常数,那个被普朗克释放到世上来的小妖精!

啊,光不就是一种电磁波吗?它能精确地被麦克斯韦方程所描述,如今怎么又变成一个一个的光量子了呢?这不就像是已经被打倒在地的阶级敌人-牛顿时代光的微粒说,又反攻倒算打回来了么?其实,岂止反攻倒算,而是已经鸟枪换大炮,装备精锐,完全改头换面而来!还好,早在爱因斯坦出生的那一年,爱因斯坦还是个78个月大的婴儿时,麦克斯韦就48岁英年早逝了,没有听到这个令他伤心的消息。麦克斯韦一生反对进化论,想必也接受不了‘量子论’这种古怪的妖精。不过,他对基督的虔诚胜于科学,临终时念念不忘的,不是他的电磁理论,而是他的老婆。他的临终遗言是:“我的天父,求你看顾我的妻子!”

光量子的概念好像也不符合我们的日常生活经验。‘波光粼粼’,多么富有诗意,谁能看出光是一粒一粒的呢!不过,这点倒不难理解,因为一个光量子的能量实在是太小了,比如,蓝光频率v=6.2796912×10^14(Hz),普朗克常数h6.6×10^(-34)。因此,一个蓝光子的能量E=hv=4×10^-19焦耳。这个数值很小,使我们感觉不到一份一份光量子的存在。

1913年,28岁的波尔提出了他的量子化的原子结构理论。当时,卢瑟福将原子类比于太阳系的‘行星模型’,碰到了根本性的困难:在经典力学的框架下,这种结构将是不稳定的。为此,波尔在卢瑟福模型中引进了普朗克常数h,又是这个小妖精,又是使用这个公式E=hv。波尔认为,和行星围绕太阳旋转有所不同,原子中的电子轨道,不是连续而任意变化的,而是只能处于一个一个分立的能级中。也就是说,电子轨道是量子化的。

这个量子化的波尔原子理论,在当时取得了极大成功,成功地解释了原子稳定性,原子光谱谱线等问题,使人们再一次体会到这个量子妖精,蹦跳在微观物理世界中时产生的巨大力量。这时的量子力学,终于算是长成了一个调皮顽劣的大男孩,正在努力操练绝世武功,企图伺机大展身手咧。

但是,波尔的原子理论的基础仍然是建立在经典物理的大地上,不是彻底革命的量子理论。因此,在它诞生的那一刻,就种下了‘短命’的祸根,只迎来了10年左右的辉煌。

接着便到了1923年,31岁的德布罗意提出德布罗意波。1925年,24岁的海森堡创立矩阵力学,以及1926年,37岁的薛定谔建立薛定谔方程。

在这接踵而至的一大批‘男孩’们的努力下,‘男孩物理学’-- 量子力学,进入了它的成熟期。

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参考资料:

 

有关“男孩物理学”的说法来自于下列博文:

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