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【交流】[转帖]量子物理史话（序）,（1）,（2）,（3）,（4）,（5） 已有5人参与
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量子那些事儿（序） 量子理论是关于自然界的最基本的科学理论，它被认为是人类所创造的最完美、最成功的科学艺术品。它优美的数学形式令人赞叹，它精确的预言与实验惊人地符合，而它的成功应用更是遍及了世界的每个角落。从激光、核能到计算机、互联网，以至最新的量子计算机，无不留下量子的足迹。可以说，是量子引领人们迈入了现代社会，让人们享受到丰富多彩的现代生活。 然而，令人不可思议的是，人们至今仍未能理解量子理论的含义，并一直为此争论不休，一些科学家甚至认为这个理论根本没有意义。它的神秘更增添了它的美丽。爱因斯坦无疑是20世纪最伟大的科学家，但是，尽管他对量子理论的思索比相对论多一百倍，晚年仍坦然承认，“整整50年有意识的思考仍没有使我更接近‘光量子是什么’这个问题的答案”。爱开玩笑的物理学家费曼同样对此困惑不已，并断言“没有人理解量子理论”。的确，我们生活在经典世界中，我们所看到的都是宏观物体和它们的连续运动。然而，这一切对于量子世界中的粒子和运动都不再适用，每个人都会有一种脚下的土地突然被抽去的感觉。 那么，量子究竟是什么呢？应当如何理解量子理论呢？很多人根本没听说过量子，而初学者无不感到困惑不解，更多的实用科学家则只管利用它进行计算、获得结果。然而，越困难、越具有挑战性的问题就越让人类的好奇心无法割舍。人类志在理解自然的本性，并最终理解自己。我们相信，只要保持开放的思维，并乐于去理解，我们就会逐渐认识这个陌生但更为真实的量子世界，并最终窥见它的神秘和美丽。 人们将量子理论的建立称为人类科学和思想领域中的一场革命，因为它会让所有第一次试图接近它的人感到从未有过的心灵震撼。现代人所缺少的正是这种真正的心灵震撼，他们太沉迷于感性的快乐，而忽视了理性的尊严和威力。今天，对于每一个仍然对自然充满好奇的人来说，不理解量子，就无法理解身边的世界，就不能真正成为一个有理性的、思想健全的人。令人欣喜的是，物理学家和哲学家们正在接近量子谜题的最终答案。 在本文后续的故事中，我将向你讲述贯穿整个20世纪的惊心动魄的量子思想革命，并突出描述人们为理解量子所作的各种努力，他们的困惑和领悟，他们的痛苦与欢乐。敬请期待！ 转自“高山的博客” http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=348857 [ Last edited by opt-comm on 2010-8-17 at 18:22 ] |
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量子物理史话（4）：萨尔斯堡演讲
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众所周知，杨氏双缝实验早在1801年就已经令人信服地证明了光可以产生干涉现象，从而是一种波。然而，爱因斯坦却发现，光波理论无法解释光电效应等新的实验现象，为此又必须利用光量子假设。但是，如果光是由粒子组成的，它又怎么能产生干涉现象呢？这绝对是一个两难的局面！几年后，爱因斯坦不得不承认：光似波，也似粒子。于是问题变得更加严重了，波和粒子是两种相互矛盾的图像，它们怎么可能在单一的光辐射中和平共处呢？人们又该相信哪个理论呢？ 1909年9月21日，爱因斯坦应邀参加了在萨尔斯堡（Salzburg）举行的德国自然科学家协会第8l次大会。这是爱因斯坦第一次正式参加学术界的活动，也是他第一次会见普朗克等著名物理学家。爱因斯坦在这次大会上作了题为“论我们关于辐射的本质和组成的观点的发展”的报告，首次提出光具有波粒二象性。爱因斯坦通过对光辐射的统计特性的精辟分析得出结论：对于统计平均现象光表现为波动，而对于能量涨落现象光却表现为粒子，从而光同时具有波动结构和粒子结构。爱因斯坦进一步指出，这两种特性结构并不是彼此不相容的。 这样，爱因斯坦在更深的层次上揭示出了光的神秘本性---波粒二象性，从而也将他最尊敬的两位前辈---牛顿和麦克斯韦关于光的理论有机地综合在一起。 尽管参加会议的多数物理学家（包括普朗克）并不同意爱因斯坦的观点，但是14年后，光的这种奇妙性质却触发了一位年轻的法国贵族子弟---德布罗意的思想灵感，并最终导致了量子力学的波动形式---薛定谔方程的发现。 光似波，也似粒子，那么光到底是什么呢？爱因斯坦同样感到深深的困惑。以理解上帝的精神为己任的他从此又开始了漫长的探索旅程。然而，上帝虽不怀恶意，但却是如此的狡黠，他终究没有成功。爱因斯坦晚年承认，“整整50年有意识的思考仍没有使我更接近‘光量子是什么’这个问题的答案。” ------------------------------------------------------------------------------------------- 转自高山的博客 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=353021 |
8楼2010-08-16 15:37:25
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那么，量子究竟是什么呢？ 本文来自: 小木虫论坛 http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=2268008&fpage=1 |
3楼2010-08-04 14:21:18
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量子物理史话（1）：生于1900
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原名“量子那些事（1）：生于1900” --------------------------------------------------- 1900年对于科学来说无疑是一个新的开端。这一年，诺贝尔基金委员会成立，从此代表科学界最高荣誉的诺贝尔奖开始颁发；这一年，希尔伯特在国际数学家大会上提出了著名的23个问题，为新世纪勾勒了一幅美丽的数学画卷；也正是在这一年，普朗克发现了量子，人类从此迈入了辉煌的量子时代。 1900年10月的一个秋日的午后，在柏林近郊一条幽静的林间小路上，普朗克和他的儿子正在散步。秋天将整个柏林染成了梦幻般的金黄色，小路两边已积了一层厚厚的落叶。普朗克有些激动地说道，“埃尔文，你知道吗？爸爸可能已经做出了可与牛顿力学相媲美的伟大发现。”这正是量子的发现。 那么量子是什么呢？简单地说，它就是自然的一种本性---分立性或非连续性，而量子的历史就是人们发现和研究这种非连续性规律的探索历程。日常经验告诉我们，物体的运动是连续的，物体性质的变化也是连续的。而经典理论---牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论也正基于这样的假设，并且它们的预测已经被大量的实验所证实。然而，自然并不轻易显露她的神秘和美丽，尽管她会在你付出执著和热情之后给你意想不到的惊喜。（待续） 转自高山的博客 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=349161 |
4楼2010-08-04 20:29:27
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