走向统一的自然力 强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅱ)

<正>(2)量子力学1923年,德布罗意提出物质波假说,随后,人们通过实验发现:一束粒子流穿过晶体后能像光一样产生干涉和衍射现象,从而认识到一切微观客体(包括光子在内)都同时具有粒子性和波动性,即所谓"波粒二象性",在此基础上,薛定谔于1926年建立了波动力学;稍前,海森伯从玻尔的对应原理出发提出了矩阵力学的概念,之后,薛定谔证明波动力学和矩阵力学在数学上是等价的;1926年,玻恩对德布罗意物质波提出了统计解释,这样,描述微观客体运动规律的量子力学便在量子论的基础上完善地建立起来了。     

泡利和电子自旋

 1925年前后原子物理学所处的状况,海森堡(W.Heisenberg)曾作过生动的比喻,他说:“1924至1925年冬,在原子物理学方面,我们显然到了一个浓雾密布,但是已露出了一线阳光的领域.并且,振奋人心的新前景正在我们面前展现出来.”从1913年玻尔(N.Bohr)提出氢原子理论以来,历经坎坷.到1925年,玻尔和他的同事们取得了许多关键性胜利,使原子量子化的理论,终于基本确立.     

玻尔理论学习中常见的几个误解

玻尔原子模型在解释氢原子光谱时取得了巨大的成功，因此，高中物理教材第三册(必修加选修)“量子论初步”一章中，有关玻尔理论的习题都是关于氢原子的讨论和计算．初学玻尔理论，往往产生一些误解，本文就常见的几个误解进行讨论．     

玻尔（Bohr，niels Henrik Dayid，1885—1962）丹麦物理学家（Physicist，Denmark）

他在普朗克量子假说和卢瑟福原子行星模型的基础上，于1913年提出了氢原子结构和氢光谱的初步理论。稍后，又提出了“对应原理”（在物体大、运动范围广的极限情况下，微观运动规律应该趋近于宏观运动规律；并且两种规律应该具有相互对应的关系）。这些工作，对量子论和量子力学的建立起了重要作用。此外，玻尔在原子核反应理论和解释重核裂变现象等方面，也有重要的贡献。     

20世纪物理教育的几个重要方面

20世纪物理学经历了相对论和量子论的大革命,物理教育发生了深刻地变革.方方面面,值得深思总结.但有几个明显的例子,对我们的追求不无启示.1 “哥本哈根精神” 1912年,玻尔从英国学成回国,按剑桥大学卡文迪许实验室的模式和经验,创立哥本哈根大学理论物理研究所.在这里,玻尔     

从玻恩的教学方式看量子力学的诞生

玻恩作为哥廷根学派的领袖,在20世纪物理学界取得了丰硕的成果.玻恩还是一位出色的物理学教授,他培养出了许多伟大的物理学家以及数学家、生物学家.量子力学诞生在20世纪的德国,和玻恩投入大量精力以比较独特的方式培养学生以及带领他们在物理学前沿积极探索的教学工作是紧密相关的.通过这种分析,也能凸显出我们中国物理学界尤其物理教育界存在的一些现实问题.     

量子力学的诞生(3)

四、波动力学的诞生 波动力学是薛定谔在德布罗意文章的影响下于1926年建立起来的。 薛定谔是奥地利人,毕业于维也纳大学,受波尔兹曼影响很深,他自己说“他 (波尔兹曼)的思路唤起我对科学的爱恋”。早年在分子运动论统计力学和连续介质物理等方面进行工作,擅长于解本征值问题。 从1921年开始薛定谔在瑞士苏黎世大学任教授,1925年爱因斯坦关于理想气体的量子论一文引起薛定谔对德布罗意文章的重视,他企图把德布罗意关于自由粒子的波推广到束缚粒子的情况,像德布罗意一样讨论粒子的相对论运动,结果他得出一个波动方程(即克莱因、戈登方程),并…     

创立量子力学的睿智才思(续2)——纪念矩阵力学和波动力学诞生80～81周年

1922年前后玻尔-索末菲的旧量子论在原子结构理论上取得辉煌成就的同时，它的致命弱点也开始暴露出来．反常塞曼效应是其一，原子光谱的多重线结构是其二，更不要说氢分子离子H2^＋问题了．一时多少杰出的物理学家为这些问题绞尽脑汁，设计了各种物理模型，提出一些“代用（德文Er-satz）”理论，诸如海森伯和泡利的Zwang之类，到头来还只得愁眉以对，一筹莫展．无怪乎海森伯把反常塞曼效应叫做“光谱项的动物学和塞曼植物学（Term Zoology and Zeeman Botany）”，意即在这个领域里物理学家只能像生物学家那样记录现象和描绘事实，提不出像样的理论．到1925年下半年，人们手里有了矩阵力学，问题是否可以解决了呢？万事俱备，只欠“东风”，那就是“自旋”．     

半经典近似:混沌运动的量子化

早期量子论的玻尔－索末菲规则对混沌运动失效,新的半经典近似从能级、本征态和状态的时间演化三个范畴上探讨了混沌运动的量子化,从而发展了“近代后量子力学”。     

玻尔

玻尔(N.H.D.Bohr)是丹麦物理学家,近代量子物理学创立者之一。1885年生于哥本哈根。1911年毕业于哥本哈根大学。他起初在英国剑桥大学J.J.汤姆逊领导下的卡文迪希实验室工作,以后在曼彻斯特卢瑟福实验室工作。1916年玻尔接受哥本哈根大学理论物理讲席。1920年哥本哈根大学根据他的倡议成立了一个理论物理研究所,他即担任该所所长,一直担任到1956年退休为止。1926年玻尔被选     

《对玻恩及其学派的系列研究》连载⑧——玻恩对弟子杨立铭研究工作的高度评价

杨立铭是玻恩培养的第三个中国物理博士,也是他培养的最后一位中国学生.1950年至1951年,玻恩在写给一些重要物理学家(如玻尔、海森伯、费米、魏格纳、约当等人)以及写给一些重要期刊的信函中,高度评价杨立铭当时的研究成果.阅读这些信函,可以感觉到玻恩培养学生的强烈责任心以及那份对中国弟子的欣赏与喜爱.这些以前不为世人所知晓的信函,是中国物理学与世界接轨的宝贵、动人的文献,需要中国物理学史研究者进一步深入研究,需要更多中国物理界人士了解并关注.     

给未来的人们一双没有束缚的手

千禧年来临之际,英国《Phsics World》杂志通过网上投票方式,从100名著名物理学家中选出“有史以来最伟大的十位物理学家”,结果依次是爱因斯坦、牛顿、麦克斯韦、玻尔、海森堡、伽利略、费曼、狄拉克、薛定谔、卢瑟福,美国物理学家理查德·费曼是其中最“年轻”的一位。由于对量子电动力学（QED）的贡献,1965年费曼与施温格尔、朝永振一郎一起获得诺贝尔物理学奖：因为在物理教学上的杰出成就,他还荣获了1972年奥斯特教学奖章。     

量子力学的基本对易关系

本文较详细地阐述了克喇默斯色散理论、量子力学的基本对易关系发展的三种形式——库恩-托马斯求和规则的萌芽形式,海森堡量子化条件的过渡形式和玻恩-约当、狄拉克的现代形式。这些内容有助于人们理解量子力学产生背景和海森堡、狄拉克对量子力学的原创工作。此外,本文还简要介绍了矩阵力学求解氢原子的过程,阐述了波动力学和矩阵力学的等价性。     

对应原理在量子论发展中所起的作用

对应原理(CorrespondencePrinciple)的系统阐述最早见于玻尔在1918年写的文章[1],而正式使用这个名字最早见于他 1920年的文章[2-4].对应原理表述的是量子理论与经典物理理论的关系,它指出:在大量子数极限情况下,量子体系的行为将渐近地趋于经典力学体系.然而应该提到,对应原理的思想的萌芽[5]早在玻尔的1913年发表的划时代的论文[6]──“伟大的三步曲(Great Thilogy)──中已经可以明显看出(见其中第一篇论文,§3),虽然文中并没有出现对应原理这个词汇。同年12月,玻尔在哥本哈根物理学会上的报告中,又特别强调了这个思想的重要性[7],这…     

复合核理论

在尼尔斯·玻尔(N.Bohr)诞辰一百周年之际,我们怀着十分崇敬的心情纪念这位伟大的科学家.他以巨大的智慧和无畏的创造精神给人类留下了宝贵的财富. 本世纪初物理学经历了一场由经典理论到量子理论的伟大革命,人们对物质结构的认识产生 了一次大的飞跃. 1911年卢瑟福(Rutherford)发现原子中存有原子核.廿一年后 Chadwick又发 现了中子.由此人们认识到,不仅原子是由原子核与电子构成的而且原子核也有结构,它由质子和 中子①组成.玻尔是量子论与原子结构理论的著名创始人之一,对近代物理的发展有着广泛而深 远的影响.他的卓越贡献是多方面的,…     

《对玻恩及其学派的系列研究》连载(14)——哪位物理学家首先提出了可观察性原则?

物理学家和科学史家都认为,可观察性原则对于量子力学的建立非常重要.1925年海森伯的"一人文章"发表后,很多与量子力学史相关的著述都认为,可观察性原则由海森伯提出.事实上他不是第一个提出可观察性原则的物理学家.马克斯·玻恩在1920年出版的著作中对这一思想即有描述,1919至1920年间在法兰克福大学任教授时,他还曾多次向朗德表述这一思想.很多文献证据表明,海森伯是在哥廷根,直接从玻恩这里了解到可观察性原则的.     

玻尔的并协原理与我国古代阴阳学说

本文介绍了玻尔的并协原理和我国古代阴阳学说的基本内容 .1 947年玻尔授勋时 ,他选择了太极图作为礼仪罩袍的图案 ,表明我国古代文明与现代科学之间存在着深刻的和谐一致     

走近量子纠缠系列之二 玻尔和爱因斯坦之争

<正>现在,让我们再回到玻尔和爱因斯坦有关量子理论的争论——以下简称为"玻爱之争"。两人都是伟大的物理学家,对量子理论的发展都做出了杰出的贡献。分别因为解决光电效应问题和量子化原子模型而获得1921年、1922年的诺贝尔物理学奖。爱因斯坦和玻尔的争论主要是有关量子力学的理论基础及哲学思想方面。实际上,也正因为这两位大师的不断论战,量子力学才在辩论中发展成熟起来。爱因斯坦一直对量子论及玻尔一派的解释持怀疑态度,他提     

《对玻恩及其学派的系列研究》连载②——玻恩如何培育物理英才?(下)

<正>3作为伯乐的玻恩除了正常的教学与学术研讨外,玻恩还是一位出色的善于识别千里马的伯乐,他能够发现年轻人的长处并因材施教,对不同的年轻人给出有价值的不同忠告.朗德、伦敦、迈耶夫人、奥本海默、德尔布吕克、海森伯等等都得到过玻恩的特殊帮助.我们仅举几例说明玻恩如何栽培、提携和指点年轻的物理学子.3.1朗德(Alfred Landé)1962年3月朗德对库恩等人说,他参加了玻恩教师生涯的第一门课,他回忆说:"很显然他对     

量子理论的诞生和发展——从量子论到量子力学

简要叙述 ,从普朗克 190 0年首次对电磁波提出量子假设到狄拉克 192 8年对电子提出相对论性方程这段时间内 ,量子理论特别是量子力学诞生和发展的演化过程 .内容分黑体辐射和量子假设 ;老量子论的兴与衰 ;第一条通向量子力学的路———对应原理 ,包括矩阵力学 ,狄拉克的q -数 ;第二条通向量子力学的路———波粒二象性 ,波动力学 ;以及量子力学初步成长 (指 192 7年的表象理论、不确定关系、氦原子及氢分子和 192 8年的狄拉克相对性电子理论 )五个部分 .