量子力学简史
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光学发展
量子力学的诞生与光学研究有着紧密的联系,甚至可以说对光的研究直接催生出了量子力学。这部分历史大致可以分为三个阶段:
第一次波粒大战
波动学说代表人物:胡克,惠更斯
微粒学说代表人物:牛顿(色散实验)
第二次波粒大战
波动学说代表人物:托马斯杨(双缝干涉),菲涅尔(衍射),麦克斯韦(电磁理论)
微粒学说代表人物:马吕斯(偏振现象,而波动学说假设光是一种横波,解决此问题)
第三次波粒大战
波动学说代表人物:德布罗意(相波)
微粒学说代表人物:爱因斯坦(光电效应,提出光量子),康普顿(康普顿效应)
而爱因斯坦的光量子假说,实质上是引入了普朗克量子假设的结果,而量子力学的诞生也正是由普朗克拉开了序幕。
量子力学发展
量子力学发展也可以分为三个阶段:
量子初现
普朗克研究维恩定律与瑞利-金斯定律的基础上,假设能量是不连续的,创造性地提出了量子的概念,并通过普朗克方程描述了单个量子的能量。
$$
E = hv
$$量子巩固
这是量子力学发展的黄金时期,涌现出了相当多的优秀年轻科学家。
卢瑟福:于1911年提出原子模型,原子由原子核和电子组成。但是这种模型在经典电磁学理论中,由于不断释放辐射能量,最终将会崩塌。
玻尔:于1913年,完成原子模型三论文,并在之后提出量子模型。在此模型中,能量与电子运动方向均不连续;为了解决波粒问题,提出互补原理,即电子是波还是粒子,取决于我们观测的方式。
德布罗意:于1923年提出相波的概念,发现电子以速度v运动时,伴随着速度为c^2/v的波。
$$
\lambda = (c^2/v_1)/(mc^2/h)=h/mv_0
$$
海森堡:于1925年提出矩阵力学(值得一提的是,海森堡本人重新发明了矩阵);1927年提出测不确定性,永远不可能同时观测到一个电子的动量及位置。薛定谔:于1926年提出波动方程,事实证明其与海森堡的矩阵力学实质上是同一体系,波恩认为其中的波函数是一种概率分布。
狄拉克:于1928年将相对论引入量子力学,提出狄拉克方程。
新的征途
对于量子力学背后的解释,除了哥本哈根解释外,还有很多其他观点,下述只列举部分较为著名的解释观点。
冯诺依曼:无限复归链
维格纳:意识论
埃弗莱特:多世界理论
盖尔曼:退相干理论
玻姆:隐变量
贝尔:贝尔不等式
量子力学仍然在发展,相信终有一天,我们能够真正抓住这个幽灵的秘密!