量子理论的发展过程与浅评

量子理论,亦称量子物理学,是20世纪与相对论并肩崛起的又一场物理科学的重大变革,是探索微观粒子运动规律的物理学新理论。到目前为止,它的发展过程历经了旧量子论,量子力学,量子电动力学,量子味动力学和量子色动力学五个阶段。这里作简要介绍如下。     

思维与量子力学

<正>意识是什么?意识来自何方?这个长久以来困扰人们的问题目前科学正努力利用量子力学揭开其面纱。量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学理论,意识与量子力学之间是否存在着某种特定的联系?科学家推测意识可能源自量子力学,认为当前我们需要用量子理论才能了解大脑的活动机制。用量子理论来解释意识,这听着似是很荒谬,为了验证     

谈谈测不准关系

 自1927年海森伯首先提出测不准关系,经历了大半个世纪,对它的解释一直有争论。近30年来才逐渐取得一致,使之成为量子力学的重要内容。量子力学是现代物理学的理论支柱之一,被广泛地应用于化学、生物学、电子学及高新技术等许多领域。在大学物理中讲授测不准关系等量子力学初步知识,对帮助学生认识和分析微观粒子运动规律是很有必要的。     

《量子场论导论》——一本推荐给研究生的好教材

正中国科学院高能物理研究所黄涛研究员撰写的《量子场论导论》由北京大学出版社作为《中外物理学精品书系》出版,已于2015年底与读者见面。量子场论是描述高速微观粒子现象和规律的基本理论,它的基础是量子力学和相对论。量子电动力学是最早发展和最成功的量子场论,已经经受了60多年实验的验证,为电磁相互作用的基本理论。由于粒子物理实验的飞速发展和理论的深入研究进一步推动了量子场     

超导电性的量子特征

大量实验事实及量子力学理论已证明微观粒子的运动会表现出一系列量子化特征．因此,过去人们通常认为量子效应是微观粒子所独有的．在本文中,我们通过超导体的一些奇特现象,论述了超导电性的量子特征;阐明在一定条件下由大量微观粒子组成的宏观物体也具有量子化效应,宏观可测量也可以是量子化的,这种宏观量子效应仍可用量子力学理论来研究．     

探索量子与经典的界限——宏观系统内Leggett Garg不等式的实验检验

正量子力学是现代物理学的支柱理论,它精确地描述了微观世界的粒子行为。以量子理论为基础,人类发展出半导体、激光、核磁共振、电子显微镜、量子信息等一系列重大技术。量子力学的应用极大促进了人类物质文明的进步,然而,关于量子力学的理解与表述却众说纷纭,至今争议不断~[1]。量子力学使用波函数描述系统状态,它允许     

宏观量子现象、量子Hall效应和电学单位的自然基准

人们研究微观粒子的运动和结构时,常常会碰到一系列量子化现象,如氢原子的能量、角动量量子化,而对于大量分子、原子组成的宏观物体,这种量子化现象则不表现出来.因此过去我们常常强调量子化现象是微观粒子所独有的.然而六十年代以来,人们发现,不仅微观领域有这种量子力学性质,在某些条件下,大量微观粒子组成的宏观物体,也具有这种量子力学效应.     

物理学的现代进展

文章阐述了物理学是整个自然科学的基础,是高等理科教育中的重要组成部分,着重说明了20世纪以来物理学在探索物质微观结构基本规律方面所取得的重大突破性进展:一是强子结构理论的确立,另一是电磁相互作用和弱相互作用统一理论的成功.文章内容包括粒子物理学的近代发展,波粒二相性和其运动状态的描述,以及粒子之间的基本相互作用等;此外,文章配合2015国际光年,特别阐述光学是物理学中最早探知微观粒子波粒二相性的部分.     

突破原子基石论 人类认识深入到微观世界（下）——一科学发展的人文历程漫话之十二

论述了突破原子基石论、建立经典量子理论之后,人类认识深入到微观世界的曲折过程及思想观念的艰难转变,包括微观粒子二象性的发现、微观粒子运动规律的发现、有关量子力学问题的世纪争论、量子关联性的发现．     

评关洪著《一代神话--哥本哈根学派》

量子力学是在物理学里最成功和最精巧的理论之一,它只在一段相当短的时间里就建立起来了.历史上有许多重要的物理学理论是由很少数的几个人创立的,而这些理论都没有引起任何重大的争论.几个著名的例子是由牛顿创立的力学,由麦克斯韦创立的电磁学理论,和由爱因斯坦创立的狭义相对论.量子力学就大不相同了.为了得出它的数学方程式和意义解释,需要科学世界里最优秀的一批头脑的联合努力.不像在物理上已经得到充分发展和理解的经典力学那样,量子力学仍然在发展之中,并且仍然是在实验上和理论上都进行着紧张研究的一个领域.除了像定域性和测量问…     

评介《量子力学的基本概念》(关洪,高等教育出版社,北京,1990)

《量子力学的基本概念》是高等教育出版社1990年 8月出版的一本高等学校教学参考书(全书共 271页,定价 2.40元).尽管国内量子力学教科书和参考书已经不少,但详尽地从物理上来讨论量子力学基本概念的书,这还是第一本.作者关洪长期执教量子力学,并有深厚的研究功底.他在60年代初就活跃在粒子物理研究领域,是著名的北京基本粒子理论组成员之一,参与了创立和发展层子模型的主要过程,70年代以来又把研究拓宽到量子力学基础、物理学史、物理学中的自然哲学问题以及物理学的教学等众多领域,成绩显著.他对量子力学测不准关系的深入分析,得到我国物理…     

漫谈微观粒子的波粒二象性

 物质世界是由什么组成的,其最小的组成单元是什么,这些“单元”或“微粒”具有什么特点,一直是古往今来人们十分感兴趣的问题。早在我国战国时期,哲学家公孙权就曾说过:“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”人们在不断地“切割木棍”的过程中逐渐进入了微观领域,并用在上世纪建立起来的、被誉为20世纪物理学两大支柱之一的量子力学来反映微观粒子特有的运动规律。微观粒子的波粒二象性就是量子力学中最基本、最重要、也是最具创新性的概念之一。对它的理解是一件既让人着迷又略感困惑的事情。     

必须重视对量子力学的哥本哈根解释的批判

量子力学诞生至今已有五十年了,五十年来,量子力学作为突破经典物理学的一次巨大革新,在研究光谱学、固体物理、原子结构、原子核结构直至基本粒子等广泛的领域内取得了辉煌的成就.现在,量子力学和相对论一起,构成了现代物理学的两块基石,在这两个领域中进行探索和研究,对突破和发展现代物理学理论具有重要的意义. 科学上重大问题的出现,总会引起各种争论.五十年来围绕着量子力学解释问题上的争论一直没有停止过,学派之多,争论之激烈,是历史上空前的.这就说明,自然科学每前进一步都是要花费力气的,人类要在微观世界取得自由不是一件轻而易举…     

当代“物理学的”唯心论的一个标本──试评海森堡的《物理学和哲学》

海森堡(Werner Karl Heisenberg,1901─)是当代著名理论物理学家,量子力学的创始人之一,现代物理学“哥本哈根学派”的一个代表人物. 以海森堡等人为代表的哥本哈根学派虽然对量子力学的建立和发展作出了巨大的贡献,但在哲学上却有明显的实证论倾向.他们歪曲了量子力学的科学成果,提出了主客观原则上不可分、微观现象不存在因果性等实证论观点.海森堡十分关心物理学的哲学问题,在这方面发表过许多文章、讲话和著作.为了向一般读者宣扬“哥本哈根精神”,海森堡的《物理学和哲学──现代科学中的革命》一书于1958—1959年间分别用英、德文在…     

沃尔夫冈·泡利--理论物理学界的良知

泡利是20世纪卓越的理论物理学家,他在原子物理学和量子力学领域都做出了重要 贡献,发现了"泡利不相容原理";建立了著名的"中微子"假说;提出了二分量波函数的 概念和著名的泡利自旋矩阵,并在量子场论、固体物理等领域都做了很多杰出的工作, 泡利对所有基本问题都具有极深刻的洞察力和准确的评判能力,这种能力对当时原子 物理学和量子力学的发展产生了积极的影响.     

讲好量子力学绪论课从Planck公式推证开始

从量子力学绪论课的开端——黑体辐射入手,在普朗克能量量子化假说,引入普朗克常数基础上,结合完善的热力学统计物理学理论,对Planck辐射公式进行了简单、清晰的推证.拨开迷雾,从源头开始,阐明Planck辐射定律及其物理背景,使学生明白量子论的产生不是凭空的,是解决经典物理学中所存在的矛盾的必然性结果,从而能够帮助学生更好地理解量子力学,使得量子力学及相关课程教学效果得到很好的提升.     

在Internet上构建《量子力学与原子物理学》网络课程的Web站点的创作与设计

 《量子力学与原子物理学》不仅一直是武汉大学的一门优秀课程,而且也是武汉大学面向21世纪《教学内容与课程体系改革》项目的一个成果。它将原来物理系本科生的普通物理课程《原子物理学》与理论物理课程《量子力学》打通合并为一门课程《量子力学与原子物理学》,使得原来的54+90学时缩减为现在的108学时,不仅减轻了学生的负担,而且还有机地结合了两门课的各自特点:从原子物理的实验事实出发建立量子力学的系统理论,再用量子力学的基本理论解释原子物理的试验现象。这不仅极大地提高了教学质量,而且使学生对该课程易学、易懂、易会、易用。     

爱因斯坦对量子理论发展的重要影响

结合20世纪量子力学发展的特殊历史背景,从早期的量子论到现行量子力学理论体系的形成和完善过程出发,讨论了爱因斯坦在量子力学方面的重要工作,指出他在量子理论发展的不同时期都发挥了重要作用,对量子力学理论的研究产生了重要而又深远的影响,极大地促进了量子力学的发展.     

狄拉克科学贡献中的美学思想

 狄拉克（Ｐ．Ｄｉｒａｃ,１９０２-１９８４）是世界著名的数学物理学家．他的研究工作主要在量子力学的数学和理论两个方面,他最重要的科学贡献是于１９２８年建立了相对论量子力学的狄拉克方程,从而获得了１９３３年诺贝尔物理学奖．其实,狄拉克巨大的科学贡献深受他的美学思想的影响,让我们在此一睹狄拉克科学贡献中的数学美和对称美．一、狄拉克方程──数学美２０世纪２０年代末,量子力学已经建立,用它来研究和处理微观粒子的低速运动问题取得了很大成功．同时,爱因斯坦建立的相对论,虽然能够讨论粒子的高速运动,但在处理微观粒子的波粒二象性上却无能为力．     

真空不空

在物理学中,真空是一个非常古老的概念。一方面,相对论的诞生摒弃了经典物理学中的真空中充满以太的概念,另一方面,量子力学的建立,又赋予了真空非常丰富的物理内容。作者将综述在相对论量子力学、量子场论以及量子信息学的视角下,所揭示的真空的各种结构和特性。不难发现,真空的量子理论,在现代物理学诸多领域中占有非常重要、甚至是根本性的地位;而且对于真空本质的进一步深入研究,将有可能带来量子物理学新的革命性的发展。