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第8章上帝不掷骰子(第1页)

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第8章“上帝不掷骰子”

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爱因斯坦曾经是量子力学的催生者之一,但是他不满意量子力学的后续发展,爱因斯坦始终认为“量子力学(以玻恩为首的哥本哈根诠释:“基本上,量子系统的描述是机率的。

一个事件的机率是波函数的绝对值平方。”

)不完整”

但苦于没有好的解说样板,也就有了著名的“上帝不掷骰子”

的否定式呐喊!

其实,爱因斯坦的直觉是对的,决定论的量子诠释才是“量子论诠释”

的本真、根源。

爱因斯坦到过世前都没有接受量子力学是一个完备的理论。

爱因斯坦还有另一个名言:“月亮是否只在你看着他的时候才存在?”

1量子力学发展简史

量子力是在旧量子论的基础上发展起来的。

旧量子论包括普朗克的量子假说、爱因斯坦的光量子理论和玻尔的原子理论。

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。

1905年,爱因斯坦引进光量子(光子)的概念,并给出了光子的能量、动量与辐射的频率和波长的关系,成功地解释了光电效应。

其后,他又提出固体的振动能量也是量子化的,从而解释了低温下固体比热问题。

1913年,玻尔在卢瑟福原有核原子模型的基础上建立起原子的量子理论。

按照这个理论,原子中的电子只能在分立的轨道上运动,在轨道上运动时候电子既不吸收能量,也不放出能量。

原子具有确定的能量,它所处的这种状态叫“定态”

,而且原子只有从一个定态到另一个定态,才能吸收或辐射能量。

这个理论虽然有许多成功之处,但对于进一步解释实验现象还有许多困难。

在人们认识到光具有波动和微粒的二象性之后,为了解释一些经典理论无法解释的现象,法国物理学家德布罗意于1923年提出了物质波这一概念。

认为一切微观粒子均伴随着一个波,这就是所谓的德布罗意波。

德布罗意的物质波方程:E=?ω,p=hλ,其中?=h2π,可以由E=p22m得到λ=√(h22mE)。

由于微观粒子具有波粒二象性,微观粒子所遵循的运动规律就不同于宏观物体的运动规律,描述微观粒子运动规律的量子力学也就不同于描述宏观物体运动规律的经典力学。

当粒子的大小由微观过渡到宏观时,它所遵循的规律也由量子力学过渡到经典力学。

量子力学与经典力学的差别首先表现在对粒子的状态和力学量的描述及其变化规律上。

在量子力学中,粒子的状态用波函数描述,它是坐标和时间的复函数。

为了描写微观粒子状态随时间变化的规律,就需要找出波函数所满足的运动方程。

这个方程是薛定谔在1926年首先找到的,被称为薛定谔方程。

当微观粒子处于某一状态时,它的力学量(如坐标、动量、角动量、能量等)一般不具有确定的数值,而具有一系列可能值,每个可能值以一定的几率出现。

当粒子所处的状态确定时,力学量具有某一可能值的几率也就完全确定。

这就是1927年,海森伯得出的测不准关系,同时玻尔提出了并协原理,对量子力学给出了进一步的阐释。

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