免费毕业论文--量子力学发展简史(二)

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集正是线性代数中的矩阵，此后，海森伯的新理论就叫《矩阵力学》。
玻恩着手运用矩阵方法为新理论建立一套严密的数学基础。与数学家约丹联名发表了
《论量子力学》一文，首次给矩阵力学以严格的表述。接着，玻恩、约丹、海森伯三人合作，系统地论述了本征值问题、定态微扰和含时间的定态微扰，导出了动量和角动量守定律，以及强度公式和选择定则，从而奠定了量子力学的基础。
4波动力学的创立
爱因斯坦发表的关于量子统计理论的论文中提到了德布罗意的物质波假说，这引起了薛定谔的注意，使他萌发了用新的观点研究原子结论的想法。1925年10月，薛定谔得到了一份德布罗意的博士论文，使他有可能深入地研究德布罗意的位相波思想。1926年1—6月间，薛定谔一连发表了四篇论文，题目都是《量子化就是本征值问题》，从经典力学和几何光学的对比提出了对应于波动光学的波动方程。这一组论文奠定了非相对论量子力学的基础。薛定谔把自己的新理论称为波动力学。
5波函数的物理诠释
波动力学提出后，人们普遍对薛提出的波动力学中的某些关键概念（如波函数）的物理意义还不明确。玻恩在1926年6月发表了《散射过程的量子力学》一文对波函数进行了诠释，波动力学才为公众普遍接受。爱因斯坦曾把光波振幅解释为光子出现的几率密度，这一观点引导了玻恩对波函数的诠释，可见，爱因斯坦在量子力学的发展中起了很重要的作用。
6测不准原理和互补原理的提出
测不准原理也叫不确定原理，是海森伯在1927年首先提出来的，它反映了微观粒子运动的基本规律，
海森伯在创立矩阵力学时，对形象化的图象采取否定态度。但他在表述中仍然需要“坐标”、“速度”之类的词汇，这些词汇已不再等同于经典理论中的那些词汇。为解释这些词汇坐标的新物理意义，海森伯抓住云室实验中观察电子径迹的问题进行思考。他意识到电子轨道本身的提法有问题，人们看到的径迹并不是电子的真正轨道，而是水滴串形成的雾迹，水滴远比电子大，所以人们也许只能观察到一系列电了的不确定的位置，而不是电子工业的准确轨道。因此，在量子力学中，一个电子只能以一定的不确定性处于某一位置，同时也只能以一定的不确定性具有某一速度。可以把这些不确定性限定在最小范围内，但不能等于零。这就是海森伯对不确定性的最初思考。海森伯的测不准原理是通过一些实验来论证的，他还通过对确定原子磁矩的斯特恩-盖拉赫实验的分析得出结论：能量的准确测定如何，只有靠相应的对时间的测不准量才能得到。
海森伯的测不准原理得到了玻尔的支持，但玻尔不同意他的推理方式，认为他建立测不准关系所用的基本概念有问题。于是提出了互补原理。他指出，平常大家总认为可以不必干涉所研究的对象，就可以观测该对象，但从量子理论看来却不可能，因为对原子体系的作何观测，都将涉及所观测的对象在观测过程中已经有所改变，因此不可能有单一的定义，平常所谓的因果性不复存在。对经典理论来说互相排斥的不同性质在量子理论中却成了互相补充的一些侧面。波粒二象性正是互补性的一个重要表现。其他量子力学结论也可从这里得到解释。
三关于量子力学完备性的争论
玻恩、海森伯等人提出了量子力学的诠释之后，遭到了爱因斯坦和薛定谔等人的批评，他们不同意对方提出的波函数的几率解释、测不准原理和互补原理，双方展开了一场长达半个世纪的大论战，许多理论物理学家、实验物理学家和哲学家卷入了这场论战，至今还未告结束。
正是由于以爱因斯坦为代表的EPR一派和以玻尔为代表的哥本哈根学派的长期争论，才使得量子力学越来越完备，很多问题得到了系统性的研究。
1965年，贝尔在定域隐参量理论的基础上提出了一个著名的关系，人称贝尔不等式，于是有可能对隐参量理论进行实际的实验检验，从而判断哥本哈根学派对量子力学的解释是否正确。从70年代开始，各国物理学家先后完成了十几项检验贝尔不等式的实验。这些实验大多数都明显地违反了贝尔不等式，而与量子力学理论预言的相符。但也不能就此对爱因斯坦和玻尔的争论作出最后裁决。目前这场论战还在进行之中，没有得出最后的结论。
参考文献：
[1]申先甲.中国现代物理学史略.福建:福建科学出版社,2002
[2]卢鹤绂.哥本哈根学派量子论诠释.上海:复旦大学出版社,1984
[3]郭奕玲，沈慧君.物理学史.北京:清华大学出版社,1993
[4]李艳平,申先甲.物理学史教程.北京:科学出版社,2006

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2009-07-07 17:23:57【返回顶部】