量子论100年
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普朗克和能量子概念普朗克和能量子概念-----纪念能量子概念诞生100周年张战杰万陵德(河南师范大学物理与信息工程学院,河南,新乡,453002)摘要:本文简述了普朗克生平经历,回顾他提出能量子概念这一伟大发现过程,分析他科学研究的方法及其“悲剧”,以此来纪念这位伟大的、正直的物理学家,以期对今后科研工作有借鉴意义。
关键词:普朗克能量子概念1900年12月14日,德国物理学家M.普朗克(Max Planck)向柏林物理学会提出了能量子假说,冲击了经典物理学的基本概念,使人类对微观领域的奇特本质有了进一步的认识,对现代物理学的发展产生了重大的革命性的影响。
100年过去了,人类即将进入更加辉煌灿烂的21 世纪,此时我们回顾能量子的诞生过程,来表达对普朗克这位伟大的、正直的、饱经忧患的卓越物理学家无限的崇敬和仰慕之情。
一、生平简介普朗克1858年4月23日出生于德国的基尔。
普朗克从孩提时代就热爱物理。
在小学里,他的老师说:“想象一下,一个工人举起一块重石,奋力顶住它,把它放在屋顶上,他做功的能量没有消失。
多年以后,也许有一天,石头掉下来砸了某人的头。
”还是孩子的普朗克被这个物理中能量守恒定律的例子震惊了,就像某个人被落下的石头砸着了那样令人难忘,使他萌生了以后成为一个物理学家的想法。
1867年考入古典马可西米连大学预科学校。
在数学家赫尔曼·米勒尔的悉心指导下,普朗克显露了数学方面的才能。
米勒尔还教他天文学和力学。
入大学之前,面临着专业的选择,他曾一度徘徊于音乐、语言学和科学之间,后来几经斟酌,终于选择了科学。
1874年10月,普朗克进入慕尼黑大学学习物理和数学。
1877年转入柏林大学,在亥姆霍兹和基尔霍夫指导下学习,并于1879年取得博士学位。
他在克劳修斯著作的影响下,从事热力学研究。
1880年,普朗克成为慕尼黑大学的物理学讲师,1885年被基尔大学聘为理论物理学副教授。
1889年,在基尔霍夫去世后,普朗克到柏林大学继任基尔霍夫的职位,担任新设立的理论物理学的科学讲座教学任务,1892年提升为正教授,一直到1926年退休为止。
简述量子力学的起源量子力学是描述微观物质的理论,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的。
量子力学简史形成于20世纪初量子力学是描写原子和亚原子尺度的物理学理论。
该理论形成于20世纪初期,彻底改变了人们对物质组成成分的认识。
微观世界里,粒子不是台球,而是嗡嗡跳跃的概率云,它们不只存在一个位置,也不会从点A通过一条单一路径到达点B。
根据量子理论,粒子的行为常常像波,用于描述粒子行为的“波函数”预测一个粒子可能的特性,诸如它的位置和速度,而非确定的特性。
物理学中有些怪异的概念,诸如纠缠和不确定性原理,就源于量子力学。
19世纪末,经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。
量子力学是在20世纪初由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的。
量子力学的发展革命性地改变了人们对物质的结构以及其相互作用的认识。
量子力学得以解释许多现象和预言新的、无法直接想象出来的现象,这些现象后来也被非常精确的实验证明。
除通过广义相对论描写的引力外,至今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力学的框架内描写(量子场论)。
量子力学并没有支持自由意志,只是于微观世界物质具有概率波等存在不确定性,不过其依然具有稳定的客观规律,不以人的意志为转移,否认宿命论。
第一,这种微观尺度上的随机性和通常意义下的宏观尺度之间仍然有着难以逾越的距离;第二,这种随机性是否不可约简难以证明,事物是由各自独立演化所组合的多样性整体,偶然性与必然性存在辩证关系。
自然界是否真有随机性还是一个悬而未决的问题,对这个鸿沟起决定作用的就是普朗克常数,统计学中的许多随机事件的例子,严格说来实为决定性的。
十九世纪末期,物理学理论在当时看来已发展到相当完善的阶段.那时,一般的物理现象都可以从相应的理论中得到说明:物体的机械运动比光速小的多时,准确地遵循牛顿力学的规律;电磁现象的规律被总结为麦克斯韦方程;光的现象有光的波动理论,最后也归结为麦克斯韦方程;热的现象理论有完整的热力学以及玻耳兹曼,吉不斯等人建立的统计物理学.在这种情况下,当时有许多人认为物理现象的基本规律已完全被揭露,剩下的工作只是把这些基本规律应用到各种具体问题上,进行一些计算而已。
这种把当时物理学的理论认作”最终理论”的看法显然是错误的,因为:在绝对的总的宇宙发展过程中,各个具体过程的发展都是相对的,因而在”绝对真理的长河中,人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识具有相对的真理性.”生产力的巨大发展,对科学试验不断提出新的要求,促使科学试验从一个发展阶段进入到另一个新的发展阶段。
就在物理学的经典理论取得上述重大成就的同时,人们发现了一些新的物理现象,例如黑体辐射,光电效应,原子的光谱线系以及固体在低温下的比热等,都是经典物理理论所无法解释的。
这些现象揭露了经典物理学的局限性,突出了经典物理学与微观世界规律性的矛盾,从而为发现微观世界的规律打下基础。
黑体辐射和光电效应等现象使人们发现了光的波粒二象性;玻尔为解释原子的光谱线系而提出了原子结构的量子论,由于这个理论只是在经典理论的基础上加进一些新的假设,因而未能反映微观世界的本质。
因此更突出了认识微观粒子运动规律的迫切性。
直到本世纪二十年代,人们在光的波粒二象性的启示下,开始认识到微观粒子的波粒二象性,才开辟了建立量子力学的途径。
量子力学诞生和发展的过程,是充满着矛盾和斗争的过程。
一方面,新现象的发现暴露了微观过程内部的矛盾,推动人们突破经典物理理论的限制,提出新的思想,新的理论;另一方面,不少的人(其中也包括一些对突破经典物理学的限制有过贡献的人),他们的思想不能(或不完全能)随变化了的客观情况而前进,不愿承认经典物理理论的局限性,总是千方百计地企图把新发现的现象以及为说明这些现象而提出的新思想,新理论纳入经典物理理论的框架之内。
Anyone who isn't shocked by quantum theoryhas not understood it. ——尼尔斯·玻尔百年量子沈建其李敬源浙江大学物理系和浙江近代物理中心普朗克量子力学的诞生量子力学和相对论是近代物理的两大支柱,两者都改变了人们对物质世界的根本认识,并对20世纪的科学技术、生产实践起了决定性的推动作用。
相对论以相对时空观取代源于常识的绝对时空观,量子力学则以概率世界取代确定性世界。
比起相对论来,量子力学对于变革传统观念也许具有更为深层次的意义。
前者还保留了许多传统概念如力、轨道等概念,但后者却把这一切都抛弃了。
1900~1926年是量子力学的酝酿时期,此时的量子力学是半经典半量子的学说,称为旧量子论,开始于德国物理学家普朗克对黑体辐射的研究。
黑体辐射是1900年经典物理(牛顿力学、麦克斯韦电动力学、热力学与统计物理)所无法解决的几个难题之一。
旧理论导出的黑体辐射谱会产生发散困难,与实验不符。
普朗克于是提出“能量子”概念,认为黑体由大量振子组成,每个振子的能量是振子频率的整数倍,这样导出的黑体辐射谱与实验完全符合。
“能量子”是新的概念,它表明微观系统的能量有可能是间隔的、跳跃式的,这与经典物理完全不同,普朗克因此就这样吹响了新的物理征程的号角,这成为近代物理的开端之一。
玻尔和爱因斯坦1905年,爱因斯坦把普朗克的“能量子”概念又向前推进了一步,认为辐射能量本来就是一份一份的,非独振子所致,每一份都有一个物质承担者——光量子,从而成功地解释了光电效应。
爱因斯坦本人在几年后又比较成功地把量子论用到固体比热问题中去。
1912年,丹麦青年玻尔根据普朗克的量子论、爱因斯坦的光子学说以及卢瑟福的原子行星式结构模型,成功地导出了氢原子光谱线位置所满足的公式,从这以后掀起了研究量子论的热潮。
1924年,法国贵族青年德布洛意根据光的波粒二象性理论、相对论及玻尔理论,推断认为一般实物粒子也应具有波动性,提出了物质波的概念,经爱因斯坦褒扬及实验验证,直接导致了1926年奥地利学者薛定谔发明了量子力学的波动方程。
量子宇宙论20世纪的天文观测表明,宇宙正处于膨胀的演化过程中。
在时间上往过去反推,人们估计在100多亿年前宇宙是处于极其紧致极其炽热的所谓大爆炸奇性的状态。
宇宙的演化必须服从爱因斯坦引力场方程。
但是不同的初始状态会导致不同的演化。
大爆炸奇性从何而来,或者宇宙从何而来的所谓"第一推动"问题就摆到了宇宙学家的面前。
80年代初,科学家们提出了所谓的暴涨宇宙模型。
在大统一破缺之后,宇宙有一个以指数形式膨胀的阶段。
由于这种暴涨,相当任意选取的初始条件都会导致和今天观察到的宇宙大致相等的结果:宇宙是非常平坦的,均匀的,各向同性的,以及宇宙中物质分布的模式,如星系团、星系、恒星和生命形成等等。
但是人们必须为暴涨理论本身选取一些合适的参数。
这样宇宙初始条件的选取被转变为这些参数的选择。
人们仍然没有彻底解决第一推动的问题,只不过是在一定程度上减弱了这个问题的尖锐性而已。
真正解决第一推动问题的是霍金提出的无边界条件的量子宇宙论。
在他的理论中,宇宙的诞生是从一个欧氏空间向洛氏时空的量子转变,这就实现了宇宙的无中生有的思想。
这个欧氏空间是一个四维球。
在四维球转变成洛氏时空的最初阶段,时空是可由德西特度规来近似描述的暴涨阶段。
然后膨胀减缓,再接着由大爆炸模型来描写。
这个宇宙模型中空间是有限的,但没有边界,被称作封闭的宇宙模型。
从霍金1982年提出这个理论之后,几乎所有的量子宇宙学研究都是围绕着这个模型展开。
这是因为它的理论框架只对封闭宇宙有效。
如果人们不特意对空间引入人为的拓扑结构,则宇宙空间究竟是有限无界的封闭型,还是无限无界的开放型,取决于当今宇宙中的物质密度产生的引力是否足以使宇宙的现有膨胀减缓,以至于使宇宙停止膨胀,最后再收缩回去。
这是关系到宇宙是否会重新坍缩或者无限膨胀下去的生死攸关的问题。
可惜迄今的天文观测,包括可见的物质以及由星系动力学推断的不可见物质,其密度总和仍然不及使宇宙停止膨胀的1/10。
100年中国著名核物理学家、纳米专家、半导体专家等科技界权威人士聚会,纪念100年前创立、对本世纪经济、科技、军事和社会进程产生重大影响的量子论。
应用量子论,参与研制中国第一颗原子弹的物理学家、中国科学协会主席周光召在纪念大会上说,量子论和量子力学对人类社会的科学、哲学、技术和经济带来了巨大的影响。
“没有量子论就不可能有半导体、集成电路、激光器和信息科学”。
周光召说,由于人类能够操纵单个原子,在21世纪,人类按照量子力学将会设计出越来越多符合人们要求的,具有特殊功能的微结构。
中国科学院院长路甬祥在开幕式上说,量子论和相对论的诞生堪称本世纪最伟大的科学革命。
从1982年开始的新一轮量子力学研究将深化对这一学科基本概念的认识,“有可能对当代电子学、光学、信息科学、材料科学”等产生革命性的影响。
路甬祥说,量子论和相对论已共同成为20世纪人类科技文明的基石,从哲学上根本改变了人们关于时间、空间、物质和运动的概念。
他说,100年前的今天,德国的理论物理学教授普郎克在柏林宣读了他的论文《论正常光谱能量分布规律》,这一天标志着量子论的诞生。
中国科学院在过去两年特别安排了有关量子物理与信息研究的项踏在跨世纪的台阶上-- 中国科学院院长路甬祥1900年12月14日,普朗克在柏林德国物理学会宣读了他的划时代论文《论正常光谱能量分布定律》。
这一天便标志着量子论的诞生,它同1905年由爱因斯坦创立的相对论已共同成为20世纪人类科技文明的基石,也从哲学上根本改变了人们关于时间、空间、物质和运动的概念。
正如江泽民主席今年5月在接受美国《科学》杂志独家专访时强调指出的:“可以说,如果没有量子理论,就不会有微电子技术。
如果没有相对论,就没有原子弹,也不会有核电站。
”我曾在中国科学院《2000年科学发展报告》的序言中提到过,量子论和相对论的诞生堪称本世纪最伟大的科学革命,使物理学和化学乃至天文学和地质学可以统一在物质科学的名义之下。
论量子力学与三个代表论量子力学与三个代表量子力学的建立与科技创新的评价体系—纪念普朗克创立量子论100周年何柞麻(中国科学院理论物理研究所,北京100080)[摘要]通过量子力学的建立与发展、奠定了原子能、计算机、光纤通讯、激光技术的理论基础,证明了科学技术是第一生产力的论述的科学性。
通过量子力学的发展,论证了同志关于“三个代表”的理论是科技创新评价体系的根本性标准。
[关键词]量子力学;科技创新;评价标准[中图分类号]04-1[文献标识码] A[文章编号]CN 53-1160/C (2001) 01-0003-06The Establishment of Quantum Mechanics and the Evaluation System of Scientific and Technological Innovation— In Commemoration of the 100th Anniversary ofthe Establishment of Planch Quantum TheoryHE Zuo-xiu(Chinese Academy of Science, Beijing, 100080, China)Abstract: The establishment and development of quantum mechanics lay down the theoretical foundation for the development of atomic energy, c完达山uter, fiber-optical communication and laser technology. It also attests to the scientificalness of the theory that science.and technology are the first productive force. The development of quantum mechanics argues that Jiang Zeming's theory on "Three Representativesthe fundamental criterion of the evaluation system of scientific and technological innovation.Key words:quantum mechanics; scientific and technological innovation; evaluation system1900年的12月14日,普朗克宣布创立了量子论。
量子共振检测在亚健康和体检中的应用济南军区青岛第一疗养院特检科燕南一、概述随着健康事业的发展,健康管理的理念、方法都有了长足的进步。
对健康管理的各个环节,如健康体检、健康评估、健康指导、健康干预和疾病预防,每个环节都是一项重大课题。
其中,健康体检是关键。
首先是对人体健康的测量。
有了这项才能对人体机能、结构、功效有了全面、准确地解读,才能有后续的准确评估、正确指导、针对性地干预防治。
但我们体检项目的检查工具(人体测量工具)大多是为疾病检查而设置,是经典的物理和化学的手段来进行测量。
检出局部的、片段的来推论整体;缺少从健康-亚健康-疾病过程测量的工具。
量子共振检测的出现给了我们一个全新的医学理念,一种全新的数字化健康和疾病的解读,一个全新的对人体测量的模式,彻底的颠覆了以往医学测量方法。
真正意义上的一场革命。
二、量子共振的测定原理:量子共振仪的测定对象——是生物体及物质中的微高斯-毫高斯磁场。
生物体和物质都是由无数个原子组成,这种复合物质发出的磁场复合波可以被解析检测到,并用傅立叶解析法解析这些复杂合成波的成分。
先提出调查项目的标准波形,用代码形式输入仪器中(数据库),使用时以这种代码为钓针,将相对应的生物体和物质发出的合成波钓出,在与标准波形比较,计算出与被钓波的关联程度。
工作原理示意图(略)三、量子共振检测的特性:1.不同于以往的医学测量传统的测量:使用经典物理学和化学方法,在这里我们复杂的人体与自然界无生命的物理、化学是一样的。
量子的测量:生物体内微弱的生物磁波。
也是测量人体微弱磁场的能量。
是生命活动所表现的有机的、系统的整合。
所以量子的检测可分、可合;对人体结构、功能、形态、意识都可测量2.量子论是一概率论量子共振检测的量化值,是以数字表示,数字表示程度;量化值本身是一统计的结果,计算出的结果。
是一概率。
解读它的结果,若在正常范围,95%的概率是正常的,有5%的偏差(指正态资料分布);若检测值超出正常范围,那你95%的可能性是异常;所以量子共振检测的准确性是很高的。
纪念爱因斯坦的“奇迹年”(1905)100周年——2005世界物理学年(WYP)在庆祝爱因斯坦的“奇迹年”1905—100周年之际,200年已被欧洲物理学会等机构称为“世界物理学年”(WW).2005世界物理学年的一系列重大活动的目的在于提高公众的物理学意识并广泛普及物理学的知识.本文对2005世界物理学年进行了描述,讨论了1905年在科学史上的重要性,也简要介绍了2005世界物理学年的国际方案、美国物理学会与美国物理教师协会的国家目标及活动计划等.一、引言为了庆祝爱因斯坦在1905年首先发表的关于量子理论,布朗运动与狭义相对论的传奇论文100周年,2005年已被定为“世界物理学年”(WYP).国际及各国的社会团体、学术协会正计划在2005年(及其前后)采取多样化的形式,开展一系列重大庆祝活动,广泛宣传物理学及其在我们日常生活中的重要性.物理学不仅在科学与技术的发展中起了重要作用,而且对我们的社会具有极大的影响.2005世界物理学年(WYP)的目的在于提高世界范围内公众的物理学意识与广泛普及物理学的科学知识.本文对2005世界物理学年进行了简要描述,讨论了1905爱因斯坦的“奇迹年”(1905年)在科学史上的重要性,也简要介绍了2005世界物理学年的国际方案、美国物理学会与美国物理教师协会的国家目标及活动计划等.二、2005世界物理学年(WYP)2005年,正好是爱因斯坦的“奇迹年”100周年.爱因斯坦在1905年写的5篇重要论文及其思想已经对现代物理学的发展产生了重大的影响.2005年为纪念爱因斯坦逝世50周年、深人讨论他的伟大思想以及爱因斯坦对21世纪人类生活的影响提供了良机.欧洲物理学会(EPS)早在2001年3月首先提出把2005世界物理学年作为一个提高世界范围内公众的物理学意识的载体.希望通过多种活动证明,物理学在我们的文化、经济以及技术传统方面已经并正在发挥重要作用;也同时希望增强公众在物理学领域中的鉴赏力与兴趣.为了支持欧洲物理学会(EPS)的这个好提议,2002年10月国际纯粹与应用物理学联合会(IUPAP)一致同意并做出决定,宣布2005年为世界物理学年(WYP),也得到了一大批国际组织与团体的支持.2003年11月,联合国教科文组织(UNESCO)第32次全体会议期间一致同意并做出一个决定,支持把2005年作为第一个世界物理学年.为了对世界物理学年增加一些艺术鉴别力与吸引力,已经设计了一个丰富多彩的2005世界物理学年图案(图1).人们对这个图案有许多创造性的解释:四种彩色光,一个焦距,平方反比定律,光锥体,透镜的光折射,弯曲了的时空,等等.国际范围内的2005世界物理学年一系列重大庆祝活动将从20(年10月开始,并且在2006年2月达到高潮,历时将超过500天.图1 2005世界物理学年的图案三、1905:爱因斯坦的“奇迹年”爱因斯坦是20世纪最伟大的物理学家.爱因斯坦1879年3月14日出生在德国的乌尔姆.1905年,26岁时他获得了物理学博士学位.他继续利用业余时间进行科学研究.在4个月内,他完成了5篇传奇论文,开创了科学史上的奇迹,推动了物理学理论的革命.这些论文完全体现了爱因斯坦自信、严谨、多产的特征以及在科学上非凡的洞察力.阅读这些论文,可使人们再次体验到物理学史上最激动人心的年代.1905年3月,爱因斯坦写的《关于光的产生与转化的一个启发性观点》(On a Heuristic Point of View Concerning the Production and Transformation of Light)一文,把量子概念扩充到辐射的发射和吸收上,提出了光量子假设,第一次揭示了微观客体的波粒二象性,形成了量子力学的基础之一;它是辐射量子论的开端,明确提出了光电效应定律,并因此而获得了1921年度的诺贝尔物理学奖.1905年4月他完成了博士论文《测定分子大小的一个新方法》(A New Dertermination of Molecular Dimensions,1905年出版),并且仍然是他的被引用次数最多的论文之一.在这个工作中,爱因斯坦描述了通过测量渗透压强和扩散系数可测定阿伏加德罗常数与溶液中离子的大小.1905年5月他写的《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》(On the Motion of Small Particles Suspended in Liquids at Rest Required by the Molecular—Kinetic Theory of Heat)的论文提出了统计学方面的分子理论,推导了这种粒子的平均自由程公式,完全解决了1827年发现的布朗运动问题,这篇论文对原子的存在提出了令人信服的证据.三年后,法国物理学家佩兰(J.B.Perrin)用精密的实验证实了爱因斯坦的理论预言1926年,佩兰因此而获得了诺贝尔物理学奖.1905年6月30日,爱因斯坦写了《论动体的电动力学》(on the Electrodynamics of Meving Bodies)一文这是一篇开创物理学新纪元的最著名的长篇论文,提出了狭义相对论.他假设光速不变.揭示了时间膨胀现象,并使经典力学和麦克斯韦尔电磁场理论得到了统一,这是物理学史中具有划时代意义的文献,引起了物理学理论基础的变革。
量子理论创建的科学启示及其基本问题研究的哲学思考—纪念量子理论诞生100周年 孙昌璞 (中国科学院理论物理研究所,北京100080)二十世纪是物理学革命性发展的世纪, 量子理论和相对论的创立, 不仅是物理学革命的标志, 而且后者更广泛地影响了整个科学发展, 如对化学键和各种物性的理解,对发现DNA 双螺旋结构的作用.以量子力学为核心的量子理论,代表了人类对微观世界基本认识的革命性进步,与相对论共同成为二十世纪人类科技文明的基石。
它不仅从哲学上根本改变了人们关于时间、空间、物质和运动的观念,而且带来了许多划时代的技术创新(如原子能、半导体和激光器的发明),直接推动了社会生产力的发展,从根本上改变了人类的物质生活。
目前关于量子信息的前沿研究也表明,量子力学有可能大大加速信息科学的发展,在二十一世纪,再一次引起信息科学的革命。
一百年前,德国科学家普朗克发表的论文《论正常光谱能量分布定律》,是量子论的诞生标志。
创立量子理论的动因主要来自两个方面: 一方面, 19世纪末已发展完善的经典物理(经典力学、 经典电动力学、 经典热力学和统计力学)不能解释一些典型的、当时被认为属于经典物理范畴的现象, 如黑体辐射、固体比热和光电效应,人们不得不去考虑经典物理的局限性; 另一方面, 当人们把经典电动力学等应用到原子等微观系统时, 遇到了原子稳定性方面的根本性困难,要求人们去探求新理论。
于是,普朗克的能量量子化的思想 、爱因斯坦的光量子假说以及玻尔的原子轨道量子化理论便应运而生了. 虽然这些现在称为旧量子论的理论成功地解释了上述现象, 但却很难应用到更复杂的情况,其基本观念看上去也与经典理论截然不同、甚至是不可调和的. 然而,以此发展起来的德布罗意物质波理论,却成功地预言了实物粒子具有衍射波动行为的实验,使人们可更加相信,描述微观粒子的运动需要比经典物理更深入的理论.1924年开始,为了摆脱旧量子理论的局限性, 海森堡、薛定谔 、狄拉克和波恩等, 建立了全新的、描述微观世界运动的理论—量子力学 [1]. 新的量子理论不仅能胜任旧量子理论的全部任务,而且能够准确地描述更复杂的现象, 并方便地应用到更广泛的领域. 在以后的几年,丹麦的玻尔研究所和德国的哥廷根大学等成为了全世界量子物理的研究中心,形成了举世闻名哥本哈根学派. 哥本哈根学派的诞生,标志着现代量子理论-量子力学基本框架的确立。
浅谈量子理论的发展史摘要:19世纪末,对于出现涉及分子、原子等新的物理现象与经典物理现象相悖时,经典物理学家努力用经典理论来诠释这些现象,显得顾此失彼,无能为力。
在1900到1926年间,以维恩、瑞利-金斯、爱因斯坦、薛定谔等为代表的物理学家们前仆后继,不断冲破旧的传统理论,提出了新的理论,建立了新的模型,并且很好地解决了量子理论的能量分立性概念与经典物理平滑连续概念之间的矛盾,进入了量子理论发展的快车道,最终使量子理论得以建立形成。
关键词:量子理论;普朗克;瑞利-金斯;波尔;爱因斯坦1887年卡尔斯鲁厄大学的实验室中闪出一道令人兴奋的电火花,将古老的光学囊括进新兴的电磁学中时,赫兹将电磁学的大厦完美的封顶【1】。
经典物理理论已成为金科玉律,似乎永不可动。
1900年,开尔文在演讲中说:“在已经建成的科学大厦中,后辈物理学家似乎只要做一些零零碎碎的修补工作就好了。
”但当人们站在物理学的大厦前沉湎于“晴朗天空的远方”时,“两朵小小的令人不安的乌云”被敏锐地发现,生产和技术的发展促使实验上一个又一个自然面纱被揭开。
“两朵小小的乌云”却演化为两场革命性的风暴,下面两个新理论一曰量子论,二曰相对论,云霄雨霁,云蒸霞蔚。
在霓虹中,现代物理学的大厦在这块基石上平地而起。
而说起量子论无疑给人类提供了了解描述自然新的方法。
当原子、黑体辐射、光电效应等现象从实验室中走进人们的视野时,传统的物理学理论在对它们进行诠释时,显得捉襟见肘。
20世纪初,新现象在发展良好的实验技术中接踵而至。
面对新现象和经典理论的矛盾,人们不顾于旧思想,冲破原有的藩篱,寻幽入微,建立了新的理论【2】。
量子理论分为黑体辐射以及进一步的量子假设,基尔霍夫首先发现热辐射与腔体本身的材料没有必然关系,只受温度影响,这也是黑体辐射的雏形,之后斯特潘通过实验证明了辐射压力与辐射能量之间的比值为1:3。
当热力学和光谱学的日益发展,衍生出了热辐射这一新兴学科的兴起。
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荀々物理学史和物理学家*≮c..cF々.寺,.争守.争.争卓.寺。
e々寺岭:d}量子物理学的基石。
——纪念普朗克提出量子概念100周年李海赵玉生睚北师范学院物理景山一人同0370(K))(1II阿柳林第一中学山西柳林033300)摘要M普朗克确信,外部世界足独立于人类感觉的“绝对的东西”,它可眦教人类的智慧所认班在这利r信念下,他始终将能最和熵的本质问题作为研究的中心当普朗克研究黑体辐射问题时.再次把熵放在突出的位置,并提出能量不连续的观点,导致了量子概念的诞生,成为现代物理学的一个起点.普朗充不仅是伟大的物理学家,而且也是优秀的教育家和哲学家关键词M普朗克,黑体辐射.能量子,普朗克常数THECORNERSTONEOFQUANTUMPHYSICS——oNTHEIOOTHANNIVERSARYOFPLANCK’SQUANTUMTHEORYLIIlai(mMⅢm矿Phy3icE,YanbeiTether’5College,Datong.Shawi037000.∞MZHAOYu—Sheng(No1Middle岛1w01.“ulin,Sha‰““in,Sha肼i033300.仉M/AbslractTheconceptofthequantumgavebirthtomodemphysicsAbriefaccountisgivenofPlaneklifeandtheofhisdevelopmentofquantumphysics.hisideasandphilosophicalbeliefsalsodiscussedKeywordsMaxPlanck,blackbodyradiation,energyquantization.Planckconstant1900年12月14日,德国伟大的物理学家普朗克在德国物理学会的例会上宣读了一篇论文:《关于正常光谱的能量分布定律的理论》.在该文中第一次提出量子概念.这篇起初并没有引起多大注意的简短论文是量子物理学的基石,是19世纪和20世纪之交物理学革命的开端,正如德国著名的物理学家海森伯所言:“现代物理学是从普朗克发现作用量子开始的””:在科学史上,这一天被公认为是量子论诞生之口1普朗克其人2。
量子论100年
1.中国科学家纪念量子论创立百年[新华网]
2.踏在跨世纪的台阶上[中国科学院院长路甬祥]
3.量子物理百年回顾[D. Kleppner & R. Jackiw ]
新华网北京12月14日专电(记者江国成)中国著名核物理学家、纳米专家、半导体专家等科技界权威人士今天聚会,纪念100年前创立、对本世纪经济、科技、军事和社会进程产生重大影响的量子论。
应用量子论,参与研制中国第一颗原子弹的物理学家、中国科学协会主席周光召在纪念大会上说,量子论和量子力学对人类社会的科学、哲学、技术和经济带来了巨大的影响。
“没有量子论就不可能有半导体、集成电路、激光器和信息科学”。
周光召说,由于人类能够操纵单个原子,在21世纪,人类按照量子力学将会设计出越来越多符合人们要求的,具有特殊功能的微结构。
中国科学院院长路甬祥在开幕式上说,量子论和相对论的诞生堪称本世纪最伟大的科学革命。
从1982年开始的新一轮量子力学研究将深化对这一学科基本概念的认识,“有可能对当代电子学、光学、信息科学、材料科学”等产生革命性的影响。
路甬祥说,量子论和相对论已共同成为20世纪人类科技文明的基石,从哲学上根本改变了人们关于时间、空间、物质和运动的概念。
他说,100年前的今天,德国的理论物理学教授普郎克在柏林宣读了他的论文《论正常光谱能量分布规律》,这一天标志着量子论的诞生。
中国科学院在过去两年特别安排了有关量子物理与信息研究的项目。
(完)
踏在跨世纪的台阶上-- 中国科学院院长路甬祥
1900年12月14日,普朗克在柏林德国物理学会宣读了他的划时代论文《论正常光谱能量分布定律》。
这一天便标志着量子论的诞生,它同1905年由爱因斯坦创立的相对论已共同成为20世纪人类科技文明的基石,也从哲学上根本改变了人们关于时间、空间、物质和运动的概念。
正如江泽民主席今年5月在接受美国《科学》杂志独家专访时强调指出的:“可以说,如果没有量子理论,就不会有微电子技术。
如果没有相对论,就没有原子弹,也不会有核电站。
”
我曾在中国科学院《2000年科学发展报告》的序言中提到过,量子论和相对论的诞生堪称本世纪最伟大的科学革命,使物理学和化学乃至天文学和地质学可以统一在物质科学的名义之下。
爱因斯坦统一引力相互作用与电磁相互作用的思想,由于相对论和量子论结合所导致的原子核和亚核层次强相互作用和弱相互作用的发展,而形成了关于四种基本相互作用统一的研究纲领。
这一研究纲领的第一个重大成果是在强子结构的夸克模型基础上完成的弱相互作用与电磁相互作用统一的理论。
但包括强相互作用在内的大统一理论和包含引力于其中的超统一理论还在探索之中。
相对论宇宙学的大爆炸模型把物质的微观结构研究和宇宙起源的研究融合在了一起。
据考证,普朗克是历史上第一个被冠名为理论物理学教授的,量子论的发现与他天才的理论思维分不开。
同时,正如周光召院士在去年10月的一次报告中所指出的,量子论之所以会在德国产生,主要得益于他们理论和实验密切结合的传统。
1923年,普朗克在纪念把黑体辐射测量从维恩的近红外到紫光区结果做到远红外的鲁本斯的演讲中指出:“倘若没有鲁本斯的介入,辐射定律的表述以及量子论的建立也许会是另一种样子,有可能根本就不会
在德国诞生。
”量子论之所以在德国首先被发现,也是基于当时德国工业化需求而建立起来的精确的光谱分析技术。
有着5000年历史文化的中华民族具有高度的聪明才智与创新能力。
至今华裔科学家已有6人获得诺贝尔奖。
但无须讳言,在20世纪前半叶,中国物理学家在理论和实验上做出的重大发现基本上都是在国外研究机构完成的,如二三十年代赵忠尧、吴有训先生的工作,四十年代黄昆先生的工作,五十年代还保持中国国籍的李政道先生、杨振宁先生的工作。
这种现象并不偶然,它反映了旧中国和新中国建立初期科研实验条件的落后和孕育科学创新土壤之贫乏。
今天,我国走改革开放之路,与世界有广泛交流与合作,经济实力比当年创立量子论的德国更强,中国已经到了可以自主创新的阶段。
在中国科学院第一期创新工程试点中,我们鼓励原始创新,加强了实验基地的建设,在中央的特别支持下,配备先进的实验设施。
我相信近代以来重大科学发现没有在中国本土产生的历史将很快结束。
量子论的发现确实得益于由康德和黑格尔发展出来的德国哲学传统。
自牛顿以来,物理界一直受机械论的控制,任何系统都必须归结于眼睛直觉的世界。
在量子力学诞生后,经典物理的机械论才被彻底打破,人类才第一次认识到我们所处的物质世界远不是我们日常看到的图像。
玻尔曾经说过:“不为量子论所震惊者,必然不理解量子论。
”能量的分立,动量与位置的测不准原理等量子世界的奇妙现象现在已为每一个大学生所熟悉。
今天,当我们踏着跨世纪的台阶,深情回眸量子论带给人类的文明与对宇宙认识的同时,我们更应从量子论的诞生与成长的历史得到有益的借鉴。
在这里我要特别强调的是,我们的年轻物理学家应该注意到对量子论创立有重要贡献的两位伟大科学家爱因斯坦与玻尔关于量子论的诠释长达几十年的争论时至今日并没有结束。
1982年巴黎大学的阿斯佩克特等人所做的实验已把这种思辨性的争论提高到实验辩证。
这一轮量子力学的新研究高潮不仅仅涉及量子力学基本概念的深化,而且有可能对当代电子学、光学、信息科学、材料科学等产生革命性的影响。
中国科学院第一期创新工程试点的重大前沿领域特别安排有量子物理与信息研究项目,就是顺应这个量子论的世纪性新发展的需要。
我希望我们的年轻科学家加入当代物理学这一非常活跃、非常有基础意义、甚至会产生革命性跃迁的新领域,期望在21世纪从他们当中诞生在中国土地上成长起来的普朗克和爱因斯坦式的大科学家,产生出如同量子论、相对论一般伟大的、新的科学发现和科学理论。
(此文为作者在纪念量子论创立百周年学术报告会上的开幕词,标题为编者所加,内容有删节。
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