1樓:t_t神之右手
建議lz去看《上帝擲骰子嗎——量子物理史話》
講解深入淺出地
比在這裡問到的答案都要好。
一共十二章,今天圖滿了,你自己去看吧
量子力學的發展過程是怎樣的?
2樓:易書科技
曾經有一位著名的科學家在2023年宣告,他相信曾經能夠做出偉大發現的時代已經離我們而去了,因為幾乎一切都已被發現,將來的科學家除了更加精確地重複19世紀做過的實驗,使原子量在小數位上有所新增以外,不可能有更多的作為。
但事實證明這位科學家錯了。因為,即使擁有19世紀所取得的全部知識,也無法說明x射線和鈾的放射性這兩種現象。這是新生事物,它好像完全不合乎自然規律,背離了人類關於原子的認識。
x射線和放射性像兩個雪球,一旦滾動起來,必將如同雪崩一樣引出一系列科學發現。
古人對物質元素的認識,是人類**微觀世界的起源。遠古時代的人類在長期的生活實踐中,發明了製陶,掌握了鍊銅、鍊鐵等技藝,他們看到了物質可以重新組合併發生質的變化,於是就開始思考有關物質的構成與變化的原因。比如在我們這個神奇的大自然中,冬天水結成冰,夏天冰又化成水,而且在地熱泉中,水又蒸發為氣體。
人們還看見萬物在大地上生長,又消失在大地之中,對於天地萬物和人類的本源,人們一直懷有強烈的好奇心,試圖從本質上理解和認識事物本身。最原始的元素學說就這樣萌生了,開始了人類最初的對微觀世界的認識。
經過人類不斷努力地探索研究,今天我們知道物質世界是由一些很小的粒子——原子組成的,各種原子按照本身的規律相互連線,形成了分子,各種各樣的分子聚集在一起就是我們豐富多彩的世界。可是,原子是怎樣相互連線的呢?這就不能不提及到原子內部的結構。
原子是由一個位於中心的原子核和核外的電子組成的,原子核帶正電,而電子帶的是負電,這樣整個原子對外就不顯電性。電子在原子中並不是靜止的,而是繞著原子核做高速的運動,電子的高速運動在原子的周圍形成像雲一樣的外衣,也叫電子雲。不同的原子內電子的數目不同,電子運動的模式也不同。
舉一個例子來說,就像一個班的同學,大家都穿上形狀各異的外殼,由於外殼的形狀不同,使得有些人靠在一起會比較舒服,而有些人很難靠到一起。當然實際情況還要複雜得多,上面只是一個簡單化的比喻。我們如果真的想理解原子等一些基本粒子的行為,就必須引入量子力學。
2023年,德國物理學家普朗克發表了一篇**,導致了量子理論的出現。普朝克提出“量子論”,吹響了20世紀物理學革命的進軍號。在同一年,孟德爾遺傳學說被確認,成為生物科學上劃時代的一年。
在同一年,德蘭斯特納發現了血型,拯救了無數人的生命。到2023年,人類在量子論、相對論、基因論、資訊理論等方面都取得了以前難以想象的飛躍發展。人類一直在研究我們生活的地球和宇宙。
現在,人類的觀察範圍不僅已達150多億光年之遙,而且可以深入到原子核中去觀察“夸克”等基本粒子的特徵。
量子力學是20世紀人類在物理學領域的最偉大最重要的發明之一。量子力學和狹義相對論被認為是近代物理學的兩大基礎理論。量子力學主要研究微觀粒子運動規律。
20世紀初大量實驗事實和量子論的發展,表明微觀粒子同時具有粒子性和波動性,它們的運動不能用通常的巨集觀物體運動規律來描述。量子力學的建立大大促進了原子物理學、固體物理學和原子核物理學等學科的發展,並標誌著人們對客觀規律的認識從巨集觀世界已經開始向微觀世界深入發展。
量子力學的奠基人玻爾曾經說過:“誰如果在量子面前不感到震驚,他就不懂得現代物理學;同樣如果誰不為此理論感到困惑,他也不可能是一個好的物理學家。”的確,量子力學確實很難理解,原因之一就是在微觀世界裡的很多事情,同我們所能看到的巨集觀世界存在很大的差別,有些可能是我們難以想象的。
就像隧道效應令人絞盡腦汁的例子一樣。如下圖所示,在經典力學控制下,獅子不可能越過障礙吃到你,可是在量子力學控制下,獅子卻可以直接穿過那個堡壘,好像挖了一個隧道跑出來一樣,看起來有些像“嶗山道士”裡面的穿牆術吧!在這裡只是做了個比方,現實生活中你無需擔心獅子會從籠子裡直接鑽出來。
因為我們的巨集觀世界是不會發生這樣的事情的。可是在微觀世界裡,電子等微觀粒子卻經常能夠“穿牆而過”。
3樓:風暴物理
量子力學是怎麼發展的?量子到底是什麼意思?都有哪些科學家做出貢獻?愛因斯坦又做了哪些貢獻?
量子力學史
4樓:
2023年路易·德布羅意(louis de broglie)在他的博士**中提出光的粒子行為與粒子的波動行為應該是對應存在的。他將粒子的波長和動量聯絡起來:動量越大,波長越短。
這是一個引人入勝的想法,但沒有人知道粒子的波動性意味著什麼,也不知道它與原子結構有何聯絡。然而德布羅意的假設是一個重要的前奏,很多事情就要發生了。
2023年夏天,出現了又一個前奏。薩地揚德拉·n·玻色(satyendra n. bose)提出了一種全新的方法來解釋普朗克輻射定律。
他把光看作一種無(靜)質量的粒子(現稱為光子)組成的氣體,這種氣體不遵循經典的玻耳茲曼統計規律,而遵循一種建立在粒子不可區分的性質(即全同性)上的一種新的統計理論。愛因斯坦立即將玻色的推理應用於實際的有質量的氣體從而得到一種描述氣體中粒子數關於能量的分佈規律,即著名的玻色-愛因斯坦分佈。然而,在通常情況下新老理論將**到原子氣體相同的行為。
愛因斯坦在這方面再無興趣,因此這些結果也被擱置了10多年。然而,它的關鍵思想——粒子的全同性,是極其重要的。
突然,一系列事件紛至沓來,最後導致一場科學革命。從2023年元月到2023年元月:
·沃爾夫剛·泡利(wolfgang pauli)提出了不相容原理,為週期表奠定了理論基礎。
·韋納·海森堡(werner heisenberg)、馬克斯·玻恩(max born)和帕斯庫爾·約當(pascual jordan)提出了量子力學的第一個版本,矩陣力學。人們終於放棄了通過系統的方法整理可觀察的光譜線來理解原子中電子的運動這一歷史目標。
·埃爾溫·薛定諤(erwin schrodinger)提出了量子力學的第二種形式,波動力學。在波動力學中,體系的狀態用薛定諤方程的解——波函式來描述。矩陣力學和波動力學貌似矛盾,實質上是等價的。
·電子被證明遵循一種新的統計規律,費米-狄拉克統計。人們進一步認識到所有的粒子要麼遵循費米-狄拉克統計,要麼遵循玻色-愛因斯坦統計,這兩類粒子的基本屬性很不相同。
·海森堡闡明測不準原理。
·保爾·a·m·狄拉克(paul a. m. dirac)提出了相對論性的波動方程用來描述電子,解釋了電子的自旋並且**了反物質。
·狄拉克提出電磁場的量子描述,建立了量子場論的基礎。
·玻爾提出互補原理(一個哲學原理),試**釋量子理論中一些明顯的矛盾,特別是波粒二象性。
量子理論的主要創立者都是年輕人。2023年,泡利25歲,海森堡和恩裡克·費米(enrico fermi)24歲,狄拉克和約當23歲。薛定諤是一個大器晚成者,36歲。
玻恩和玻爾年齡稍大一些,值得一提的是他們的貢獻大多是闡釋性的。愛因斯坦的反應反襯出量子力學這一智力成果深刻而激進的屬性:他拒絕自己發明的導致量子理論的許多關鍵的觀念,他關於玻色-愛因斯坦統計的**是他對理論物理的最後一項貢獻,也是對物理學的最後一項重要貢獻。
創立量子力學需要新一代物理學家並不令人驚訝,開爾文爵士在祝賀玻爾2023年關於氫原子的**的一封書信中表述了其中的原因。他說,玻爾的**中有很多真理是他所不能理解的。開爾文認為基本的新物理學必將出自無拘無束的頭腦。
2023年,革命結束,量子力學的基礎本質上已經建立好了。後來,abraham pais以軼事的方式記錄了這場以狂熱的節奏發生的革命。其中有一段是這樣的:
2023年,samuel goudsmit和george uhlenbeck就提出了電子自旋的概念,玻爾對此深表懷疑。10月玻爾乘火車前往荷蘭的萊頓參加亨德里克·a·洛倫茲(hendrik a. lorentz)的50歲生日慶典,泡利在德國的漢堡碰到玻爾並探詢玻爾對電子自旋可能性的看法;玻爾用他那著名的低調評價的語言回答說,自旋這一提議是“非常,非常有趣的”。
後來,愛因斯坦和paul ehrenfest在萊頓碰到了玻爾並討論了自旋。玻爾說明了自己的反對意見,但是愛因斯坦展示了自旋的一種方式並使玻爾成為自旋的支持者。在玻爾的返程中,遇到了更多的討論者。
當火車經過德國的哥挺根時,海森堡和約當接站並詢問他的意見,泡利也特意從漢堡格趕到柏林接站。玻爾告訴他們自旋的發現是一重大進步。
量子力學的建立觸發了科學的淘金熱。早期的成果有:2023年海森堡得到了氦原子薛定諤方程的近似解,建立了原子結構理論的基礎;john slater,douglas rayner hartree,和vladimir fock隨後又提出了原子結構的一般計算技巧;fritz london和walter heitler解決了氫分子的結構,在此基礎上,linus pauling建立了理論化學;arnold sommerfeld和泡利建立了金屬電子理論的基礎,felix bloch創立了能帶結構理論;海森堡解釋了鐵磁性的起因。
2023年george gamow解釋了α放射性衰變的隨機本性之謎,他表明α衰變是由量子力學的隧道效應引起的。隨後幾年中,hans bethe建立了核物理的基礎並解釋了恆星的能量**。隨著這些進展,原子物理、分子物理、固體物理和核物理進入了現代物理的時代。
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