关灯
护眼
字体:

中外科学家发明家丛书_多人【完结】(1223)

  德布罗意的思想像一道闪电,划破了乌云翻滚、孕育着惊雷的物理学天 空,他所揭示的粒子的波粒二象性开拓了量子力学的崭新方向。然而这一道 闪电却并没有引起哥本哈根、格廷根、慕尼黑为中心的大多数量子物理学家 的重视,没有激起他们的灵感和创造性火花,因为传统的物质概念根深蒂固。 海森堡等人后来构造的矩阵力学更是从坚持粒子图象和可观察量出发,他们 很难放弃自己的基本立场,去接受一个初出茅庐的物理学家设想的如此奇异 的相波,而把它看作纯粹的凭空杜撰和数学虚构。

  历史再一次显示出爱因斯坦的敏锐的洞察力和惊人的创造性。爱因斯坦 立即认识到德布罗意这一工作的重要性,他的基本哲学信念是唯理论,这使 他坚信并毕生追求各种自然现象的内在统一性。他马上把德布罗意的思想应 用到自己关于理想气体的量子统计研究中,在 1925年2月发表的《单原子理 想气体的量子理论》的第二篇论文中引用了它,认为相波理论“包含了比仅 仅是相似关系更多的东西”。爱因斯坦的推荐和引用,强化了德布罗意工作 的现实意义,并使这稍纵即逝的思想的闪电成为引爆薛定谔积蓄已久的能量 和创造性的导火索。

  薛定谔无疑具备较多的吸收和发展德布罗意思想的有利条件,这既包括 在思想倾向上的志趣相投,也包括在知识文化背景上的异曲同工。他们都酷 爱猜想,坚持自然的可理解性,热衷于科学中的哲学问题,而对量子之谜, 都不满于玻尔理论的不一贯性和量子跃迁概念,试图从整体框架上取而代 之:德布罗意把量子化条件处理为“相波的谐振”,薛定谔则从他的熟悉的 连续介质力学中借来兵器,认为能级应作为“本征值问题”而由一般原理自 然导出。他们都有广泛的知识背景,追求理论的统一,主张以相对论和量子 论的结合作为新的原子力学的出发点,并对哈密顿相似非常熟悉。

  但具备了条件并不就代表把握了机会,薛定谔一开始并没能细致研究和 很快接受德布罗意的理论并用之于原子动力学。当他在关于理想气体的量子 统计研究中,读到了爱因斯坦对德布罗意思想的推荐,引起了他对德布罗意 工作的注意。紧接着,他的苏黎世的同事又给了他新的动力,德拜等人也注 意到了德布罗意的工作,却感到无法理解后,因而要求薛定谔在他们定期举 行的研讨会上作一次关于德布罗意工作的讲演,这更促使薛定谔去认真研读 德布罗意的论文。

  薛定谔于1925年11月3日致信爱因斯坦:“几天前我以极大的兴趣阅 读了德布罗意的天才论文,最终掌握了它;借助于它,您的第二篇论文简介 的工作对我也首次成为完全清楚的了。德布罗意对量子规则的解释在我看来 以某种方式与我在1922年12月23日的《物理学期刊》上的短文有关,…… 显然德布罗意在他庞大理论框架中的考虑总体上比我的单个论述有更大的价 值。”德布罗意的工作在两方面引起了薛定谔的重视,一方面它澄清了薛定 谔对爱因斯坦量子统计论文中引用德布罗意思想那部分的认识,另一方面它 对原子轨道量子化解释与薛定谔自己几年前发现的玻尔轨道的一个性质相 似。正是沿着这两个分离但却平行的研究方向,薛定谔试图进一步应用和发 展德布罗意相波理论,并从而走向了他的波动力学。

  薛定谔对德布罗意思想进一步发展,从而踏进了波动力学理论框架的门 槛。从相波到物质波是薛定谔发展德布罗意思想关键的一步,从理论上讲, 对于一个理论物理学家是顺理成章的;从实践上讲,对于已从教和研究多年 并对相关知识相当熟悉的薛定谔,也就更不是什么难以克服的困难。薛定谔 立即投入了紧张的工作,甚至在欢乐的圣诞假期中也全力以赴,毫不松懈。 到1926年1月初,薛定谔解出了这一相对论性波动方程,从1月26日起, 在颇负盛名的一流德国杂志《物理学年鉴》上,以《作为本征值问题的量子 化》为题,连续发表四篇论文,建立起非相对论波动力学的理论体系。第一 篇论文对经典波动方程由德布罗意关系式纳入薛定谔的波动方程,这种方式 使波动力学的建立在理论的逻辑承继和发展上更为合理,也突出了描述对象 的物理特性,更有说服力,也更为薛定谔日后所常用。论文之二得出了与实 验一致的能量本征值,而论文三通过复杂的计算而成为“波动力学最早的定 量成就”。在第四篇论文中,薛定谔导出了著名的“薛定谔方程”,并开始 着手系统阐述波动力学的物理解释。

  量子理论的发展三部曲在玻尔理论之后一度陷入困境,但突如其来的理 论发展一下子就把整个量子史诗推向了高潮,而且在这一乐章中奏出了波动 力学和矩阵力学两种不同的主旋律,因此,这两种主旋律能否和谐,就成了 当时众所瞩目的中心问题。

  矩阵力学和波动力学看上去是两种形式完全不同的理论体系,它们的研 究纲领、物理图象和数学方法都完全不同。矩阵力学立足于经验的可观察量, 而波动力学立足于普遍力学原理。然而,由于两种理论都获得了各自的成功, 如果它们都是对于微观体系的正确描述的话,那么,相互之间必然有某种本 质的联系和沟通。这种本质的联系无疑是深深隐藏着的,发现这种联系对薛 定谔的新理论是一次考验。在《论海森堡、玻恩和约旦的量子力学与薛定谔 的量子力学之间的关系》一文中,薛定谔从数学上证明了波动力学与矩阵力 学的等价。


小贴士:如果觉得52书库不错,记得收藏网址 https://www.52shuku.vip/ 或推荐给朋友哦~拜托啦 (>.<)
传送门:排行榜单 | 好书推荐 |