狄萊波爾男裝怎麼樣
❶ 為什麼17世紀到20世紀科學家涌現牛頓,麥克斯韋,愛因斯坦,愛迪生,法拉第,薛定鄂,波爾,狄拉克
因為那個時候是戰爭的時期人們比較需要這種人才所以很多人都會努力學習吧
❷ 玻爾的量子化條件是什麼
1、玻爾——索末菲量子化條件是當量子數n→∞時,量子化的能級將趨於經典的版連續能量,量子化權理論將趨於經典理論。
2、索末菲數常用希臘字母α表示。索末菲數表示電子在第一玻爾軌道上的運動速度和真空中光速的比值,計算公式為 α=e2/(4πε0cħ)(其中e是電子的電荷,ε0是真空介電常數,ħ是約化普朗克常數,c是真空中的光速)。
(2)狄萊波爾男裝怎麼樣擴展閱讀:
1、物理學來家(普朗克)發自現,能量的傳遞不是連續的,而是以一個一個的能量單位傳遞的,這種最小能量單位被稱作能量子(簡稱量子)。
2、愛因斯坦根據光電效應推斷,光能也不是連續的,對光的量子化就是認為光是以一個一個微小單位的形式存在和傳播的。被稱為光量子(簡稱光子)。
3、單個光子攜帶的能量和光頻率成正比,比例系數是普朗克常數,n個量子總能量就再乘以n.
玻爾為解釋盧瑟福實驗,對電子能量作了量子化假設,最簡單的一條就是電子能量只能是某些固定的值。
❸ 波爾簡介()
波爾(Niels Henrik David Bohr,1885~1962),丹麥物理學家。他於1913年在原子結構問題上邁出了革命性的一步,提出了定態假設和頻率法則,從而奠定了這一研究方向的基礎。波爾指出: (1)在原子系統的設想的狀態中存在著所謂的"穩定態"。在這些狀態中,粒子的運動雖然在很大程度上遵守經典力學規律,但這些狀態穩定性不能用經典力學來解釋,原子系統的每個變化只能從一個穩定態完全躍遷到另一個穩定態。 (2)與經典電磁理論相反,穩定原子不會發生電磁輻射,只有在兩個定態之間躍遷才會產生電磁輻射。輻射的特性相當於以恆定頻率作諧振動的帶電粒子按經典規律產生的輻射,但頻率u與原子的運動不是單一關系,而是由下面的關系來決定 h = E'-E"。這就是波爾的原子能。 生平簡述 波爾1885年10月7日出生於丹麥的哥本哈根。他父親是一位生理學教授,思想開明。為使兩個兒子從小就熱愛自然科學,經常與朋友們一起就科學、哲學、文化及政治等問題進行有趣的討論,以薰陶波爾和它的弟弟海拉德。除此之外,波爾的父親還極為重視兩個兒子的體質,培養他們的體育興趣。所以,波爾和弟弟在少年時代就成了著名足球運動員,長大以後,他弟弟還進入了國家足球隊,而波爾還具有了兵兵球、帆船和滑雪等終身愛好。 波爾在童年時代是一個行動緩慢、做事專心的孩子。他在學校里各門功課都很好,尤其是物理學和數學。他還酷愛文學,但本族語學得很費力。他一生都用功克服這一困難,花了很多時間一遍一遍地抄寫手稿 不管是科學論文、大會發言稿,還是給朋友的信件。這反映了波爾對准確性的迫切要求和使自己的著作能傳遞盡可能多信息的強烈願望。為了培養波爾的動手能力,他父親為他購置了車床和工具。心靈手巧的波爾很快就熟練地掌握了金工技術,並敢於修理一切損壞了的東西,家裡的鍾表或自行車壞了,都是波爾自己動手修理。 在中學時代,波爾雖然是班裡的第一名,但他從來不愛虛榮,甚至不曾為爭奪第一名奮斗過。 他思維非常迅速,自然地、毫不拘束地發展著自己的才能,並毫不動搖地選擇了自己的道路 做一個物理學家。 1903年,波爾順利地中學畢業,進入了哥本哈根大學自然科學系。起初,他酷愛在大學的實驗室里做實驗,到二年級時,他決定參加丹麥皇家科學協會組織的優秀論文競賽用瑞刊在1873年提出的射流振動法測定?獲得了卡爾斯堡基金會的一筆助學金,從而有機會到英國劍橋大學卡文迪許實驗室,跟隨當時最有權威的物理學家J.J·湯木生 進行深造。 但波爾和J.J·湯姆遜處得並不融洽,原因是波爾和J.J·湯姆遜 第一次見面時就指出了J.J.湯姆遜 一篇論文中一些他認為錯誤的地方。於是,在1912年春轉到了曼徹斯特大學的盧瑟福實驗室工作。 實驗室里有許多被盧瑟福發現和吸引來的優秀青年人才,如蓋革、馬考瓦、馬斯登、埃萬斯、拉歇爾、法揚斯、莫寒萊、海鳥希、查兌克 、達爾文等,波爾和他們相處得非常好,並和其中大部人成了終生朋友。這當中關系最好的,除了盧瑟福之外,就是海鳥希了。這位匈牙利物理學家是一位十分機敏可愛的交談夥伴,時時處處成為集體的中心。他幫助波爾了解實驗室當前大家最關心的問題,熟悉實驗室的每個成員,並且海鳥希還精通化學,而波爾正好極需要這方面的知識。 波爾在盧瑟福的實驗室工作了四個多月,於1912年7月底回國,因為他將在8月1日舉行婚禮。在盧瑟福實驗室工作的四個多用里,波爾收獲極大,他對盧瑟福衷心敬重,無論在為人方面還是在治學方面,盧瑟福都是他的楷模。兩位偉大的物理學家之間深厚而純朴的友誼就這樣開始了,這一友誼延續了四分之一世紀,直到盧瑟福過早地離世。 1912年9月,波爾到哥本哈根大學擔任編外副教授,主講熱力學的力學基礎。波爾在講課中表現出一個教師的非凡才幹,不管多難理解的問題,他都講得清清楚楚、饒有興趣。 在上課的同時,波爾繼續在理論上進行探索,1913年,他發表了著名論文《原子和分子的結構》,成為他邁向森嚴的科學王國的偉大起步。 1914年10月,波爾又應邀到英國曼徹斯特大學任副教授,主講熱力學、運動學、電磁學和電子理論,並繼續進行實驗研究和原子結構理論及帶電粒子制動理論的研究,取得了豐碩的成果。隨著波爾聲望的不斷提高,哥本哈根大學決定為波爾設立理論物理學教授職位,於是,波爾於1916年夏天回國,成為哥本哈根大學理論物理學教授。第二年,他又被選為丹麥皇家科學協會會員。 19l8年11月第一次世界大戰結束後,盧瑟福又邀請波爾去擔任他們不久前專門設置的哲學博士職務,但波爾為了發展丹麥的物理學研究而婉言謝絕了。 1920年9月,在波爾的不懈努力下,哥本哈根大學終於建成了理論物理研究所,這個研究所成了吸引年輕而有富有天才的理論學家和實驗物理學家研究原子及微觀世界問題的白心。 海森堡、克拉邁爾斯、狄拉克、泡利、赫韋希、哈爾特列、朗道、派耶爾斯等許多傑出的物理學家都先後在這里工作過。在研究所里,波爾充分發揮每個年輕人的才乾和獨創性,從不藉助行政手段進行領導,也不喜歡用指示或命令,因而充滿著集體主義和友善精神。環境沒有拘束,工作集思廣益,解決了許多現代物理學最深奧的課題,形成了著名的哥本哈根學派,而波爾成了這一大學派的領袖。有人問波爾他的學派成功的奧秘何在,波爾回答說:"我從來不怕在青年人面前出醜。" 波爾的每一天都被工作擠得滿滿的,即使晚年也像青年時代一樣精力充沛,這使許多人感到驚奇。他不習慣使用時間表,從來不按工作計劃工作,在節日和假日里也常常工作,甚至從挪威滑雪歸來也不止一次地帶回突然成熟的思想,在乘船遠航時也不停止工作。因此,並不是每個人都能給波爾做助手的。要做他的助手,不僅要有堅強的神經系統,而且要放棄幾乎全部的個人自由。因為這位導師在一天24小時內,隨時都可能來找你談一談有關當前主要問題的復雜性,或者談一談他忽然想到的一個什麼主意,或者讓你幫助他校正某種見解等。 1922年,波爾因對研究原子的結構和原子的輻射所做得重大貢獻而獲得諾貝爾物理學獎。為此,整個丹麥都沉浸在喜悅之中,舉國上下都為之慶賀,波爾成了最著名的丹麥公民。為了支持正義與和平,波爾將自己的諾貝爾金質獎章捐給了芬蘭戰爭。後來,人們又為他募集黃金重鑄了一枚,永遠陳列在丹麥博物館里。 1924年6月,波爾被英國劍橋大學和曼徹斯特大學授予科學博士名譽學位,劍橋哲學學會接受他為正式會員,12月又被選為俄羅斯科學院的外國通訊院士。 1927年初,海森堡、玻恩、約爾丹、薛定諤、狄拉克等成功地創立了原子內部過程的全新理論 量子力學,波爾對量子力學的創立起了巨大的促進作用。 1927年9月,波爾首次提出了"互補原理",奠定了哥本哈根學派對量子力學解釋的基礎,並從此開始了與愛因斯坦持續多年的關於量子力學意義的論戰。愛因斯坦提出一個又一個的想像實驗,力求證明新理論的矛盾和錯誤,但波爾每次都巧妙地反駁了愛因斯坦的反對意見。這場長期的論戰從許多方面促進了破爾觀點的完善,使他在以後對互補原理的研究中,不僅運用到物理學,而且運用到其他學科。 1933年,希特勒奪取了政權,德國成了法西斯國家,這對於丹麥來說是一個危險的鄰邦。波爾不是一個對什麼都不關心的人,他既關心政治時事、國家生活,也關心國際事件。他對當時法西斯政權實行的種族迫害和政治迫害深感憂愁和憤怒,積極創立和參加了丹麥救援移民委員會,對從德國逃難到哥本哈根的科學家及其他難民,給予了盡力的支持相幫助。 1940年4月,德國侵佔了丹麥,丹麥政府宣布投降。美國、英國等許多國家的大學打電報給波爾,邀請波爾全家到他們那裡去避難和工作。波爾非常不安,友好的關心和對自己命運的焦慮打動著他的心。但是,這一切都沒能動搖他留在自己的崗位 哥本哈根理論物理研究所的決心。 波爾相信,這一切都是暫時的,不久都會過去。因此,不應該陷入苦悶,要堅持下去繼續工作,抵抗侵略者,為共同的斗爭做出貢獻。在以後的一段時間里,波爾日見消瘦,然而他卻勇敢地和毫不妥協地堅持著。波爾不隱瞞自己的好惡愛憎,拒絕與侵略者合作並不與支持侵略者的人來往。 1943年9月,希特勒政權准備逮捕波爾,為了避免遭到迫害,波爾在反抗運動參加者的幫助下冒著極大的危險逃到了瑞典。在瑞典,他幫助安排了幾乎所有的丹麥籍猶太人逃出了希特勒毒氣室的虎口。過了不久,林德曼來電報邀請波爾到英國工作,波爾在乘坐一架小型飛機飛往英國的途中幾乎因缺氧而喪生。在英國待了兩個月後,根據美國總統羅斯福和英國首相丘吉爾簽署的魁北克協議,美國和英國物理學家應密切合作共同工作。於是波爾被任命為英國的顧問與查德威克等一批英國原子物理學家遠涉重洋去了美國,參加了製造原子彈的曼哈頓計劃。波爾由於擔心德國率先造出原子彈,給世界造成更大的威脅,所以也和愛因斯坦一樣,以科學顧問的身分積極推動了原子彈的研製工作。 但他堅決反對在對日戰爭中使用原子彈,也堅決反對在今後的戰爭中使用原子彈,始終堅持和平利用原子能的觀點。他積極與美國和英國的國務活動家取得聯系,參加了禁止核實驗,爭取和平、民主和各民族團結的斗爭。對於原子彈給日本造成的巨大損失,他感到非常內疚,並為此發表了《科學與文明》和《文明的召喚》兩篇文章,呼籲各國科學家加強合作,各平利用原子能,對那些可能威脅世界安全的任何步驟進行國際監督,為各民族今後無憂無慮地發展自己的科學文化而斗爭。 1945年8月20日,波爾又回到了丹麥,繼續擔任理論物理研究所所長,並被重新選為丹麥皇家科學協會主席。在以後的日子裡,波爾不僅積極參加和領導原子物理的理論研究,而且繼續致力於發展原子能的和平利用。隨著時間的推移,波爾為爭取和平事業和國際合作而進行的斗爭廣為人們所知,他的威信越來越高,影響越來越大了。因此,1957年他理所當然的被授予第一屆"和平利用原子能"獎。 波爾成了丹麥的驕傲,全國廣泛舉行了慶祝他誕辰60周年和70周年的活動。在慶祝他60周年誕辰時,為他建立了40萬克朗的獨立基金,以便他用來鼓勵各種研究活動。在祝他70周年誕辰時,國王授予他丹麥一級勛章,政府和科協會決定設立鑄有他頭像的波爾金質獎章,用來獎勵那些有卓越貢獻的現代物理學家。 波爾在暮年時,仍然積極參加組織活動和社會活動,為鞏固各國科學家的國際合作而到處奔波,直到1962年11月18日與世長辭。 從此,人們矢去了一位天才的科學家和思想家,一位爭取世界和平和各國人民相互諒解的戰士,一位純朴、誠實、善良和平易近人的全人類的朋友。世界上許多國家約有關機構給丹麥皇家科學協會發來了無數唔電、信函,沉痛悼念這位科學巨人。 12月14日,隆重舉行了紀念波爾的大會,國王夫婦、波爾的妻子、兒子、兒媳及許多波爾的朋友和同事出席了大會。大會的報告介紹了波爾對物理學和哲學的發展所做的不朽貢獻,以及他的活動對皇家科學協會的重大意義。夜晚,大家自發地聚集在一起,傾談對波爾的懷念。 為了紀念波爾,哥本哈根大學理論物理研究所被命名為尼爾斯.波爾研究所。
❹ 物理學,請問kT是什麼k是玻爾茲曼常數,T是絕對溫度,玻爾茲曼常數乘上絕對溫度,這個是什麼,能量嗎
先理解一下這個常數的定義。
玻爾茲曼常量系熱力學的一個基本常量,記為「k」,數值為:k=1.380649 × 10-23J/K,玻爾茲曼常量可以推導得到:理想氣體常數R等於玻爾茲曼常數乘以阿伏伽德羅常數(即R=k·NA)。
❺ 玻爾茲曼常數還可以用什麼方法測量
P=nkT=(m/(M×V))×kT
由此可以推導出玻爾茲曼常數k值為
k=P×M×V÷m÷T (M為相對分子質量)
由公式可知只要測出壓強 容器體積 氣體溫度及質量就可求出k,不過此種方法對儀器精度要求高,所以不實用。
知識都是一個系統,實驗與理論結合,大物學的理論要與實驗相結合。
❻ 對解決第二次數學危機,波爾查諾和柯西,誰的貢獻大
解答:
網路資料:
直到19世紀20年代,一些數學家才比較關注於微積分的嚴格基礎。從波爾查諾、阿貝爾、柯西、狄里赫利等人的工作開始,到威爾斯特拉斯、狄德金和康托的工作結束,中間經歷了半個多世紀,基本上解決了矛盾,為數學分析奠定了一個嚴格的基礎。
波爾查諾給出了連續性的正確定義;阿貝爾指出要嚴格限制濫用級數展開及求和;柯西在1821年的《代數分析教程》中從定義變數出發,認識到函數不一定要有解析表達式;他抓住極限的概念,指出無窮小量和無窮大量都不是固定的量而是變數,無窮小量是以零為極限的變數;並且定義了導數和積分;狄里赫利給出了函數的現代定義。在這些工作的基礎上,威爾斯特拉斯消除了其中不確切的地方,給出現在通用的極限的定義,連續的定義,並把導數、積分嚴格地建立在極限的基礎上。
19世紀70年代初,威爾斯特拉斯、狄德金、康托等人獨立地建立了實數理論,而且在實數理論的基礎上,建立起極限論的基本定理,從而使數學分析建立在實數理論的嚴格基礎之上。
真不好說誰的貢獻大。應該說都有貢獻。
❼ 波爾的量子論怎麼回事
量子論是現代物理學的兩大基石之一。量子論給我們提供了新的關於自然界的表述方法和思考方法。量子論揭示了微觀物質世界的基本規律,為原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學奠定了理論基礎。它能很好地解釋原子結構、原子光譜的規律性、化學元素的性質、光的吸收與輻射等。
1928年狄拉克將相對論運用於量子力學,又經海森伯、泡利等人的發展,形成了量子電動力學,量子電動力學研究的是電磁場與帶電粒子的相互作用。
1947年,實驗發現了蘭姆移位。
1948-1949年,里查德·費因曼(Richard Phillips Feynman)、施溫格(J.S.Schwinger)和朝永振一郎用重正化概念發展了量子電動力學,從而獲得1965年諾貝爾物理學獎。
2、為量子論的創立及發展作出貢獻的科學家
維恩(Wilhelm Wien)
瑞利(Lord Rayleigh)
普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck)
狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac)
尼爾斯·玻爾(Niels Bohr)
路易·德布羅意(Prince Louis-victor de Broglie)
薛定諤(Erwin Schrödinger)
海森伯(Werner Karl Heisenberg)
玻恩(Max Born)
里查德·費恩曼(Richard Phillips Feynman)
H.赫茲(Heinrich Rudolf Hertz)
密立根(Robert Andrews Millikan)
3、量子論的發展歷程
量子理論的創建過程是一部壯麗的史詩:
量子論的初期:
1900年普朗克為了克服經典理論解釋黑體輻射規律的困難,引入了能量子概念,為量子理論奠下了基石。
隨後,愛因斯坦針對光電效應實驗與經典理論的矛盾,提出了光量子假說,並在固體比熱問題上成功地運用了能量子概念,為量子理論的發展打開了局面。
1913年,玻爾在盧瑟福有核模型的基礎上運用量子化概念,提出玻爾的原子理論,對氫光譜作出了滿意的解釋,使量子論取得了初步勝利。隨後,玻爾、索末菲和其他物理學家為發展量子理論花了很大力氣,卻遇到了嚴重困難。舊量子論陷入困境。
量子論的建立:
1923年,德布羅意提出了物質波假說,將波粒二象性運用於電子之類的粒子束,把量子論發展到一個新的高度。
1925年-1926年薛定諤率先沿著物質波概念成功地確立了電子的波動方程,為量子理論找到了一個基本公式,並由此創建了波動力學。
幾乎與薛定諤同時,海森伯寫出了以「關於運動學和力學關系的量子論的重新解釋」為題的論文,創立了解決量子波動理論的矩陣方法。
1925年9月,玻恩與另一位物理學家約丹合作,將海森伯的思想發展成為系統的矩陣力學理論。不久,狄拉克改進了矩陣力學的數學形式,使其成為一個概念完整、邏輯自洽的理論體系。
1926年薛定諤發現波動力學和矩陣力學從數學上是完全等價的,由此統稱為量子力學,而薛定諤的波動方程由於比海森伯的矩陣更易理解,成為量子力學的基本方程。
4、量子力學發展中的爭論
量子力學雖然建立了,但關於它的物理解釋卻總是很抽象,大家的說法也不一致。波動方程中的所謂波究竟是什麼?
玻恩認為,量子力學中的波實際上是一種幾率,波函數表示的是電子在某時某地出現的幾率。1927年,海森伯提出了微觀領域里的不確定關系,他認為任何一個粒子的位置和動量不可能同時准確測量,要准確測量其中的一個,另一個就將是不確定的。這就是所謂的「不確定原理」。它和玻恩的波函數幾率解釋一起,奠定了量子力學詮釋的物理基礎。玻爾敏銳地意識到不確定原理正表徵了經典概念的局限性,因此在此基礎上提出了「互補原理」。玻爾的互補原理被人們看成是正統的哥本哈根解釋,但愛因斯坦不同意不確定原理,認為自然界各種事物都應有其確定的因果關系,而量子力學是統計性的,因此是不完備的,而互補原理更是一種權宜之計。於是在愛因斯坦與玻爾之間進行了長達三四十年的爭論,直到他們去世也沒有作出定論。
世紀發現之微觀世界中的輪盤賭----量子論
如果說光在空間的傳播是相對論的關鍵,那麼光的發射和吸收則帶來了量子論的革命。我們知道物體加熱時會放出輻射,科學家們想知道這是為什麼。為了研究的方便,他們假設了一種本身不發光、能吸收所有照射 其上的光線的完美輻射體,稱為「黑體」。研究過程中,科學家發現按麥克斯韋電磁波理論計算出的黑體光譜紫外部分的能量是無限的,顯然發生了謬誤,這為「紫外線災難。」提供了依據。1900年,德國物理學家普朗克提出了物質中振動原子的新模型。他從物質的分子結構理論中借用不連續性的概念, 提出了輻射的量子論。關於量子論中的不連續性,我們可以這樣理解:如溫度的增加或降低,我們認為是連續的,從一度升到二度中間必須經過0.1.度0.1度之前必定有0.01度。但是量子論認為在某兩個數值之間例如1度和3度之間可以沒有2度,就像我們花錢買東西一樣,一分錢是最小的量了,你不可能拿出0.1分錢,雖然你可以以厘為單位計算錢數。這個一分錢就是錢幣的最小的量。而這個最小的量就是量子。他認為各種頻率的電磁波,包括光只能以各自確定 分量的能量從振子射出,這種能量微粒稱為量子,光的量子稱為光量子,簡稱光子。根據這個模型計算出的黑體光譜與實際觀測到的相一致。這揭開了物理學上嶄新的一頁。量子論不僅很自然地解釋了灼熱體輻射能量按波長分布的規律,而且以全新的方式提出了光與物質相互作用的整個問 題。量子論不僅給光學,也給整個物理學提供了新的概念,故通常把它的誕生視為近代物理學的起點。
量子論:原子核世界中的開路先鋒
量子假說與物理學界幾百年來信奉的「自然界無跳躍」直接矛盾,因此量子理論出現後,許多物理學家不予接受。普朗克本人也十分動搖,後悔當初的大膽舉動,甚至放棄了量子論繼續用能量的連續變化來解決輻射 的問題。但是,歷史已經將量子論推上了物理學新紀元的開路先鋒的位置,量子論的發展已是銳不可當。
第一個意識到量子概念的普遍意義並將其運用到其它問題上的是愛因斯坦。他建立了光量子理論解釋光電效應中出現的新現象。光量子論的提出使光的性質的歷史爭論進入了一個新的階段。自牛頓以來,光的微粒說 和波動說此起彼伏,愛因斯坦的理論重新肯定了微粒說和波動說對於描述光的行為的意義,它們均反映了光的本質的一個側面:光有時表現出波動 性,有時表現出粒子性,但它既非經典的粒子也非經典的波,這就是光的 波粒二重性。主要由於愛因斯坦的工作,使量子論在提出之後的最初十年 里得以進一步發展。
在1911年,盧瑟福提出了原子的行星模型,即電子圍繞一個位於原子中心的微小但質量很大的核,即原子核的周圍運動。在此後的20年中,物理學的大量研究集中在原子的外圍電子結構上。這項工作創立了微觀世界 的新理論,量子物理,並為量子理論應用於宏觀物體奠定了基礎。但是原 子中心微小的原子核仍然是個謎。
原子核是微觀世界中的重要層次,量子力學是研究微觀粒子運動規律的理論,是現代物理學的理論基礎之一,是探索原子核奧秘所不可缺少的工具。在原子量子理論被提出後不久,物理學家開始探討原子中微小的質 量核--原子核。在原子中,正電原子核在靜態條件下吸引負電子。但是什麼使原子核本身能聚合在一起呢?原子核包含帶正電質子和不帶電的中 子,兩者之間存在巨大的排斥力,而且質子彼此排斥(不帶電的中子沒有 這種排斥力)。使原子核聚合在一起,並且克服質子間排斥力的是一種新 的強大的力,它只在原子核內部起作用。原子彈的巨大能量就來自這種強 大的核力。原子核和核力性質的研究對20世紀產生了巨大的影響,放射現 象、同位素、核反應、裂變、聚變、原子能、核武器和核葯物都是核物理 學的副產品。
丹麥物理學家玻爾首次將量子假設應用到原子中,並對原子光譜的不連續性作出了解釋。他認為,電子只在一些特定的圓軌道上繞核運行。在 這些軌道上運行時並不發射能量,只當它從一個較高能量的軌道向一個較 低軌道躍遷時才發射輻射,反之吸收輻射。這個理論不僅在盧瑟福模型的 基礎上解決了原子的穩定性問題,而且用於氫原子時與光譜分析所得的實驗結果完全符合,因此引起了物理學界的震動。玻爾指導了19世紀20到年 代的物理學家理解量子理論聽起來自相矛盾的基本結構,他實際上既是這 種理論的「助產師」又是護士。
玻爾的量子化原子結構明顯違背古典理論,同樣招致了許多科學家的不滿。但它在解釋光譜分布的經驗規律方面意外地成功,使它獲得了很高的聲譽。不過玻爾的理論只能用於解決氫原子這樣比較簡單的情形,對於多電子的原子光譜便無法解釋。舊量子論面臨著危機,但不久就被突破。在這方面首先取得突破的是法國物理學家德布羅意。他在大學時專業學的 是歷史,但他的哥哥是研究X射線的著名物理學家。受他的影響,德布羅意大學畢業後改學物理,與兄長一起研究X射線的波動性和粒子性的問 題。經過長期思考,德布羅意突然意識到愛因斯坦的光量子理論應該推廣到一切物質粒子,特別是光子。1923年9月到10月,他連續發表了三篇論文,提出了電子也是一種波的理論,並引入了「駐波」的概念描述電子在 原子中呈非輻射的靜止狀態。駐波與在湖面上或線上移動的行波相對,吉 它琴弦上的振動就是一種駐波。這樣就可以用波函數的形式描繪出電子的 位置。不過它給出的不是我們熟悉的確定的量,而是統計上的「分布概 率」,它很好地反映了電子在空間的分布和運行狀況。德布羅意還預言電 子束在穿過小孔時也會發生衍射現象。1924年,他寫出博士論文「關於量 子理論的研究」,更系統地闡述了物質波理論,愛因斯坦對此十分贊賞。 不出幾年,實驗物理學家真的觀測到了電子的衍射現象,證實了德布羅意 的物質波的存在。
沿著物質波概念繼續前進並創立了波動力學的是奧地利物理學家薛定諤。他從愛因斯坦的一篇論文中得知了德布羅意的物質波概念後立刻接受了這個觀點。他提出,粒子不過是波動輻射上的泡沫。1925年,他推出了一個相對論的波動方程,但與實驗結果不完全吻合。1926年,他改而處理非相對論的電子問題,得出的波動方程在實驗中得到了證實。
1925年,德國青年物理學家海森伯格寫出了一篇名為《關於運動學和 力學關系的量子論重新解釋》的論文,創立了解決量子波動理論的矩陣方法。玻爾理論中的電子軌道、運行周期這樣古典的然而是不可測量的概念 被輻射頻率和強度所代替。經過海森伯格和英國一位年輕的科學家狄喇克 的共同努力,矩陣力學逐漸成為一個概念完整、邏輯自洽的理論體系。
波動力學與矩陣力學各自的支持者們一度爭論不休,指責對方的理論有缺陷。到了1926年,薛定諤發現這兩種理論在數學上是等價的,雙方才消除了敵意。從此這兩大理論合稱量子力學,而薛定諤的波動方程由於更易於掌握而成為量子力學的基本方程。
充滿不確定性的量子論
海森伯格不確定原則是量子論中最重要的原則之一。它指出,不可能 同時精確地測量出粒子的動量和位置,因為在測量過程中儀器會對測量過 程產生干擾,測量其動量就會改變其位置,反之亦然。量子理論跨越了牛 頓力學中的死角。在解釋事物的宏觀行為時,只有量子理論能處理原子和 分子現象中的細節。但是,這一新理論所產生的似是而非的矛盾說法比光 的波粒二重性還要多。牛頓力學以確定性和決定性來回答問題,量子理論 則用可能性和統計數據來回答。傳統物理學精確地告訴我們火星在哪裡, 而量子理論讓我們就原子中電子的位置進行一場賭博。海森伯格不確定性 使人類對微觀世界的認識受到了絕對的限制,並告訴我們要想絲毫不影響 結果,我們就無法進行測量。 量子力學的奠基人之一薛定諤在1935年就意識到了量子力學中不確定 性的問題,並假設了一個著名的貓思維實驗:「一隻貓關在一鋼盒內,盒 中有下述極殘忍的裝置(必須保證此裝置不受貓的直接干擾):在蓋革計 數器中有一小塊輻射物質,它非常小,或許在1小時中只有一個原子衰 變。在相同的幾率下或許沒有一個原子衰變。如果發生衰變,計數管便放 電並通過繼電器釋放一個錘,擊碎一個小小的氰化物瓶。如果人們使這整 個系統自在1個小時,那麼人們會說,如果在此期間沒有原子衰變,這貓 就是活的。第一次原子衰變必定會毒殺了這只貓。」
常識告訴我們那隻貓是非死即活的,兩者必居其一。可是按照量子力 學的規則,盒內整個系統處於兩種態的疊加之中,一態中有活貓,另一態 中有死貓。但是有誰在現實生活中見過一個又活又死的貓呢?貓應該知道 自己是活還是死,然而量子理論告訴我們,這個不幸的動物處於一種懸而 未決的死活狀態中,直到某人窺視盒內看個究竟為止。此時,它要麼變得 生氣勃勃,要麼立刻死亡。如果把貓換成一個人,那麼詳謬變得更尖銳 了,因為這樣一來,監禁在盒內的那位朋友會自始至終地意識到他是健康 與否。如果實驗員打開盒子,發現他仍然是活的,那時他可以問他的朋 友,在此觀察前他感覺如何,顯然這位朋友會回答在所有的時間中他絕對 活著。可這跟量子力學是相矛盾的,因為量子理論認為在盒內的東西被觀 察之前那位朋友仍處在活-死迭加狀態中。
玻爾敏銳地意識到它正表徵了經典概念的局限性,因此以此為基礎提 出「互補原則」,認為在量子領域總是存在互相排斥的兩種經典特徵,正 是它們的互補構成了量子力學的基本特徵。玻爾的互補原則被稱為正統的 哥本哈根解釋,但愛因斯坦一直不同意。他始終認為統計性的量子力學是 不完備的,而互補原理是一種綏靖哲學,因而一再提出假說和實驗責難量 子論,但玻爾總能給出自洽的回答,為量子論辯護。愛因斯坦與玻爾的論 戰持續了半個世紀,直到他們兩人去世也沒有完結。
愛因斯坦對量子論的質疑
薛定諤貓實驗告訴我們,在原子領域中實在的佯謬性質與日常生活和 經驗是不相關的,量子幽靈以某種方式局限於原子的陰影似的微觀世界之中。如果遵循量子理論的邏輯到達其最終結論,則大部分的物理宇宙似乎 要消失於陰影似的幻想之中。愛因斯坦決不願意接受這種邏輯結論。他反問:沒有人注視時月亮是否實在?科學是一項不帶個人色彩的客觀的事 業,將觀察者作為物理實在的一個關鍵要素的思想看來與整個科學精神相 矛盾。如果沒有一個「外在的」具體世界供我們實驗與測量,全部科學不 就退化為追逐想像的一個游戲了嗎?
量子理論革命性的特點,一開始就引起了關於它的正確性及其解釋內容的激烈爭論,在20世紀中這個爭論一直進行著。自然法則從根本上將是 否具有隨機性?在我們的觀察中是否存在實體?我們又是否受到了觀察的 現象的影響?愛因斯坦率先從幾個方面對量子理論提出質疑。他不承認自然法則是隨機的。他不相信「上帝在和世界玩骰子」。在和玻爾的一系列 著名的論戰中,愛因斯坦又一次提出了批判,試圖結實量子理論潛在的漏 洞、錯誤和缺點。玻爾則巧妙地挫敗了愛因斯坦的所有攻擊。在1935年的一篇論文中,愛因斯坦提出了一個新證據:斷言量子理論無法對自然界進 行完全的描述。根據愛因斯坦的說法,一些無法被量子理論預見的物理現 象應該能被觀測到。這一挑戰最終導致阿斯派特做了一系列著名的試驗, 准備用這些試驗解決這一爭論。阿斯派特的實驗詳盡地證明了量子理論的 正確性。阿斯派特認為,量子理論能夠預見但無法解釋一些奇妙的現象, 愛因斯坦斷言這一點是不可能的。由此似乎信息傳播地比光速還快--很明 顯地違背了相對論和因果律。阿斯派特的實驗結論仍有爭議,但它們已促 成了關於量子論的更多的奇談怪論。
由玻爾和海森伯格發展起來的理論和哥本哈根派的觀點,盡管仍有爭 論,卻逐漸在大多數物理學家中得到認可。按照該學派的觀點,自然規律 既非客觀的,也非確定的。觀察者無法描述獨立於他們之外的現實。就象 不確定律和測不準定律告訴我們的一樣,觀察者只能受到觀察結果的影 響。按自然規律得出的實驗性預見總是統計性的而非確定性的。沒有定規 可尋,它僅僅是一種可能性的分布。
電子在不同的兩個實驗中表現出的波動性和粒子性這一表面上的矛盾 是互補性原理的有關例子。量子理論能夠正確地、連續地預測電子的波動 性或粒子性,卻不能同時對兩者進行預測。按照玻爾的觀點,這一矛盾是 我們在對電子性質的不斷探索中,在我們的大腦中產生的,它不是量子理論的一部分。而且,從自然界中只能得到量子理論提供的有限的、統計性 的信息。量子理論是完備的:該理論未能告訴我們的東西或許是有趣的猜 想或隱喻。但這些東西既不可觀測,也不可測量,因而與科學無關。 哥本哈根解釋未能滿足愛因斯坦關於一個完全客觀的和決定性的物理 定律應該是什麼樣的要求。幾年後,他通過一系列思維推理實驗向玻爾發 起挑戰。這些實驗計劃用來證明在量子理論中的預測中存在著不一致和錯 誤。愛因斯坦用兩難論或量子理論中的矛盾向玻爾發難。玻爾把問題稍微思考幾天,然後就能提出解決辦法。愛因斯坦男買內過分地看重了一些東 西或者忽略了某些效應。有一次,具有諷刺意味的是愛因斯坦忘記了考慮 他自己提出的廣義相對論。最終,愛因斯坦承認了量子理論的主觀一致 性,但他仍固執地堅持一個致命的批判:EPR思維實驗。
1935年,愛因斯坦和兩個同事普多斯基和羅森合作寫了一篇駁斥量子理論完備性的論文,在物理學家和科學思想家中間廣為流傳。該論文以三個人姓氏的第一個字母合稱EPR論文。他們假設有兩個電子:電子1和電子 2發生碰撞。由於它們帶有相同的電荷,這種碰撞是彈性的,符合能量守 衡定律,碰撞後兩電子的動量和運動方向是相關的。因而,如果測出了電 子1的位置,就能推知電子2的位置。假設在碰撞發生後精確測量電子1的 位置,然後測量其動量。由於每次只測量了一個量,測量的結果應該是准 確的。由於電子1、2之間的相關性,雖然我們沒有測量電子2,即沒有干 擾過它,但仍然可以精確推測電子2的位置和動量。換句話說,我們經過 一次測量得知了電子的位置和動量,而量子理論說這是不可能的,關於這 一點量子理論沒有預見到。愛因斯坦及其同事由此證明:量子理論是不完 備的。
玻爾經過一段時間的思考,反駁說EPR實驗非但沒有證否量子理論, 而且還證明了量子理論的互補性原理。他指出,測量儀器、電子1和電子2 共同組成了一個系統,這是一個不可分割的整體。在測量電子1的位置的 過程中會影響電子2的動量。因此對電子1的測量不能說明電子2的位置和動量,一次測量不能代替兩次測量。這兩個結果是互補的和不兼容的,我 們既不能說系統中一個部分受到另一個部分的影響,也不能試圖把兩個不 同實驗結果互相聯系起來。EPR實驗假定了客觀性和因果關系的存在而得 出結論認為量子理論是不完備的,事實上這種客觀性和因果性只是一種推 想和臆測。
現實世界中的量子論
盡管人們對量子理論的含義還不太清楚,但它在實踐中獲得的成就卻 是令人吃驚的。尤其在凝聚態物質--固態和液態的科學研究中更為明顯。 用量子理論來解釋原子如何鍵合成分子,以此來理解物質的這些狀態是再 基本不過的。鍵合不僅是形成石墨和氮氣等一般化合物的主要原因,而且 也是形成許多金屬和寶石的對稱性晶體結構的主要原因。用量子理論來研 究這些晶體,可以解釋很多現象,例如為什麼銀是電和熱的良導體卻不透 光,金剛石不是電和熱的良導體卻透光?而實際中更為重要的是量子理論 很好地解釋了處於導體和絕緣體之間的半導體的原理,為晶體管的出現奠 定了基礎。1948年,美國科學家約翰·巴丁、威廉·肖克利和瓦爾特·布 拉頓根據量子理論發明了晶體管。它用很小的電流和功率就能有效地工 作,而且可以將尺寸做得很小,從而迅速取代了笨重、昂貴的真空管,開 創了全新的信息時代,這三位科學家也因此獲得了1956年的諾貝爾物理學 獎。另外,量子理論在宏觀上還應用於激光器的發明以及對超導電性的解 釋。
而且量子論在工業領域的應用前景也十分美好。科學家認為,量子力 學理論將對電子工業產生重大影響,是物理學一個尚未開發而又具有廣闊 前景的新領域。目前半導體的微型化已接近極限,如果再小下去,微電子 技術的理論就會顯得無能為力,必須依靠量子結構理論。科學家們預言, 利用量子力學理論,到2010年左右,人們能夠使蝕刻在半導體上的線條的 寬度小到十分之一微米(一微米等於千分之一毫米)以下。在這樣窄小的 電路中穿行的電信號將只是少數幾個電子,增加一個或減少一個電子都會 造成很大的差異。
美國威斯康星大學材料科學家馬克斯·拉加利等人根據量子力學理論 已製造了一些可容納單個電子的被稱為「量子點」的微小結構。這種量子 點非常微小,一個針尖上可容納幾十億個。研究人員用量子點製造可由單 個電子的運動來控制開和關狀態的晶體管。他們還通過對量子點進行巧妙 的排列,使這種排列有可能用作微小而功率強大的計算機的心臟。此外, 美國得克薩斯儀器公司、國際商用機器公司、惠普公司和摩托羅拉公司等 都對這種由一個個分子組成的微小結構感興趣,支持對這一領域的研究, 並認為這一領域所取得的進展「必定會獲得極大的回報」。
科學家對量子結構的研究的主要目標是要控制非常小的電子群的運動 即通過「量子約束」以使其不與量子效應沖突。量子點就有可能實現這個 目標。量子點由直徑小於20納米的一團團物質構成,或者約相當於60個硅 原子排成一串的長度。利用這種量子約束的方法,人們有可能製造用於很 多光碟播放機中的小而高效的激光器。這種量子阱激光器由兩層其他材料 夾著一層超薄的半導體材料製成。處在中間的電子被圈在一個量子平原 上,電子只能在兩維空間中移動。這樣向電子注入能量就變得容易些,結 果就是用較少的能量就能使電子產生較多的激光。
美國電話電報公司貝爾實驗室的研究人員正在對量子進行更深入的研 究。他們設法把量子平原減少一維,製造以量子線為基礎的激光器,這種 激光器可以大大減少通信線路上所需要的中繼器。
美國南卡羅來納大學詹姆斯·圖爾斯的化學實驗室用單個有機分子已 製成量子結構。採用他們的方法可使人們將數以十億計分子大小的裝置擠 在一平方毫米的面積上。一平方毫米可容納的晶體管數可能是目前的個人 計算機晶體管數的1萬倍。紐約州立大學的物理學家康斯坦丁·利哈廖夫 已用量子存儲點製成了一個存儲晶元模型。從理論上講,他的設計可把1 萬億比特的數據存儲在大約與現今使用的晶元大小相當的晶元上,而容量 是目前晶元儲量的1·5萬倍。有很多研究小組已制出了利哈廖夫模型裝置 所必需的單電子晶體管,有的還製成了在室溫條件下工作的單電子晶體 管。科學家們認為,電子工業在應用量子力學理論方面還有很多問題有待 解決。因此大多數科學家正在努力研究全新的方法,而不是仿照目前的計 算機設計量子裝置。
量子論與相對論能統一嗎?
量子理論提供了精確一致地解決關於原子、激光、X射線、超導性以 及其他無數事情的能力,幾乎完全使古老的經典物理理論失去了光彩。但我們仍舊在日常的地面運動甚至空間運動中運用牛頓力學。在這個古老而 熟悉的觀點和這個新的革命性的觀點之間一直存在著沖突。
宏觀世界的定律保持著頑固的可驗證性,而微觀世界的定律具有隨機性。我們對拋射物和彗星的動態描述具有明顯的視覺特徵,而對原子的描述不具有這種特徵,桌子、凳子、房屋這樣的世界似乎一直處於我們的觀 察中,而電子和原子的實際的或物理性狀態沒有緩解這一矛盾。如果說這些解釋起了些作用的話,那就是他們加大了這兩個世界之間的差距。
對大多數物理學家來說,這一矛盾解決與否並無大礙,他們僅僅關心他們自己的工作,過分忽視了哲學上的爭議和存在的沖突。畢竟,物理工作是精確地預測自然現象並使我們控制這些現象,哲學是不相關的東西。
廣義相對論在大尺度空間、量子理論在微觀世界中各自取得了輝煌的成功。基本粒子遵循量子論的法則,而宇宙學遵循廣義相對論的法則,很難想像它們之間會出現大的分歧。很多科學家希望能將這兩者結合起來, 開創一門將從宏觀到微觀的所有物理學法則統一在一起的新理論。但迄今 為止所有謀求統一的努力都遭到失敗,原因是這兩門20世紀物理學的重大學科完全矛盾。是否能找到一種比現有的這兩種理論都好的新理論,使這兩種理論都變得過時,正如它們流行之前的種種理論遇到的情況那樣呢?
❽ 狄拉克,海森堡,薛定萼,普朗克,波爾誰是量力第一人
量子力學的建立與發展經歷了相當長的時間,諸多一流的物理學家都對量子力學的建立和發展做出了巨大的貢獻。你所列舉的幾位都是物理學界的巨擘,他們每個人都是不朽的思想。量子力學,更直白的說,是人類為了認識和描述微觀世界發展起來的一門系統的學科,可與宏觀世界的經典力學系統相對應。所以說,在量子草創之時,每一點認識都是艱難的,具有重要意義的。很難說誰是第一人,誰的貢獻大,這是一個延續的過程,沒有前人的探索,後者的發現只能是曇花一夢。但是,可以肯定的是,量子的概念是普朗克提出來的,而之後扛量子大旗的是波爾及其弟子一派,連愛因斯坦都是站在量子對立面的。波爾是最初的轉變思想的人。
❾ 狄萊波爾是品牌嗎
狄來波爾也屬一個品牌,也是經過正規廠家出品的