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做过工,开过荒,教过书,扛过枪,当过干部仍在党,现任公司董事长。业余以探索天地人和谐之道为乐!

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(原创)量子论及其三个“父亲”(图)  

2009-06-04 23:51:59|  分类: 科学的皇后 |  标签: |举报 |字号 订阅

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量子论是探索微观粒子运动所遵从的量子规律的初步理论,是量子力学的先驱。量子论仍然以经典物理规律为基础,但加上了一些反映微观运动具有量子特性的附加条件(量子条件)。它指出,在物体大、运动范围广(相当于量子数很大)的极限情形下,微观运动规律应该趋近于宏观运动规律,并且两种运动规律应该具有相互对应的关系(对应原理)。

量子力学等现代量子物理学起源于量子论。在量子物理学产生的初期阶段,大约指1900~1924年,后世称之为“旧量子论”时期。这一时期标志性的事件和代表人物是:

一、1900年普朗克(M.Planck,1858-1947)提出了一个与实验完全符合的黒体辐射公式,首次提出了能量量子化(实质上是作用量量子化)假设。(见周法哲以往的相关博文。)

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二、1905年爱因斯坦(Albert Einstein,1897-1955)从另一角度提出了光量子假设:频率较高的光(如紫外光)可以看成是粒子而不是波,并成功地解释了经典理论难以解释的光电效应、固体比热等问题,用不同于普朗克的方法,又导出了普朗克黒体辐射公式。在此基础上,于1909年进一步提出了光的波粒二象性理论。(见周法哲以往的相关博文。)

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三、1913年玻尔(Niels Bohr,1885-1962)用定态跃迁假设提出了原子中电子运动的量子理论,成功地解释了氢原子的光谱结构。

直到今天,能量量子化或作用量量子化、微观客体具有波粒二象性和它的状态变化具有定态跃迁性质,这三个假设一直被认为是量子物理学最基本的物理假设。普朗克、爱因斯坦和玻尔也因此被公认为“量子论之父”。

虽然如此,但物理学家对这三个假设背后所隐含的真实物理意义,却各有各的理解。关于量子力学的争论,追根溯源,大都与此有关。量子论能够解释一些简单的原子、分子所发射的光谱和黑体辐射等现象,但由于它的半经典性质,其结果在数量方面往往不能与实验符合。量子论本身还包含着很大矛盾,在解释许多实验事实时都遇到严重困难。

正因为如此,才导致了新的量子理论――量子力学的建立。但由于“旧量子论”的直观性强,在解释某些现象(如复杂的光谱)时,还常被采用。现在人们有时也把研究微观粒子运动规律的整个学科统称为“量子论”、“量子理论”或“量子物理学”。

量子论之第三个“父亲”玻尔何许人也?且听下回分解。

(作者:周法哲2009-6-4于广东,插图为转摘)

 

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