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量子力學(xué)中的“量子”到底是什么東西?

 大隆龍 2018-01-23

普朗克(M.Planck ,1858~1947),德國(guó)物理學(xué)家,量子論奠基人。 1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

十九世紀(jì)中期,物理學(xué)理論在當(dāng)時(shí)看來已經(jīng)發(fā)展到了相當(dāng)完善的階段,物理學(xué)的上空可謂晴空萬里,在這種情況下,有許多人認(rèn)為物理學(xué)的基本規(guī)律已完全被揭示,剩下的工作只是把已有的規(guī)律應(yīng)用到各種具體的問題上,進(jìn)行一些計(jì)算而已。

在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處還有兩朵小小的、令人不安的烏云。

(1)“紫外災(zāi)難”,經(jīng)典理論得出的瑞利-金斯公式,在高頻部分趨無窮。

(2)“以太漂移”,邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)表明,不存在以太。

前者催生了相對(duì)論,后者引產(chǎn)了量子論。這兩種理論構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)大廈的兩根支柱。

普朗克曾多次試圖用經(jīng)典理論解釋黑體輻射未果,終于例證量子力學(xué)假說的正確性,跨入了一個(gè)新時(shí)代。

1900年,他在黑體輻射研究中引入能量量子,即普朗克量子假說——電磁輻射的能量交換只能是量子化的:對(duì)一定頻率的電磁波,物體只能以 hv為單位吸收或發(fā)射它,即吸收或發(fā)射電磁波只能以“量子”方式進(jìn)行,每一份能量叫一能量子。

量子是一個(gè)不可分割的基本個(gè)體;'量子化' 指其物理量的數(shù)值會(huì)是一些特定(離散)數(shù)值, E = nhv,而不是任意(連續(xù))值。

普朗克第一次把能量的不連續(xù)性引入人對(duì)自然過程的更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),對(duì)20世紀(jì)20年代量子理論的進(jìn)一步發(fā)展起了主要作用。

此后幾年中,原子物理學(xué)發(fā)展得很快。在1923~1927年間,一個(gè)關(guān)于微觀體系的新理論體系—量子力學(xué)建立起來了。

從德布羅意(De Broglie)的波粒二象性假設(shè)開始,海森堡(Hersenberg)和薛定諤(Schrodinger)兩人幾乎同時(shí)從不同的角度研究了這個(gè)問題,各自提出了自己的理論。后來證明,這兩種理論是等價(jià)的。后來有其他多位學(xué)者參加,共同完善了量子力學(xué)理論。


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