《决战量子之巅》视频图解.doc

图解： 1900年4月27日，伦敦 ，阿尔伯马尔街皇家研究所(RoyalInstitution,AlbemarleStreet)报告会 开尔文男爵(LordKelvin)做名为《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》 的演讲发言。当时已经76岁，白发苍苍的他用那特有的爱尔兰口音说道：?“动力学理论断言，热和光都是运动的方式。但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色了……” 这两朵著名的乌云，分别指的是经典物理在光以太和麦克斯韦-玻尔兹曼能量均分学说上遇到的难题。再具体一些，指的就是人们在迈克尔逊-莫雷实验和黑体辐射研究中的困境。? 第一朵乌云，最终导致相对论革命爆发。 第二朵乌云，最终导致量子论革命爆发。? 至此，经典物理学的万里晴空被骤然划破，二十世纪最惊心动魄，扣人心弦的量子物理学论战便拉开了序幕 地点：第五届索维尔会议 ? 那可能算是一场前无古人的物理学界群英会。出席的重量级使你不能不吃惊。在这次与会的29人中，有17人获得了诺贝尔物理学奖。文章最后贴出了此次会议的物理全明星照片。 人物： 出场的第一位人物叫普朗克，这位勇士在上文提到的第二朵乌云里找到了新世界的钥匙。 为了解决黑体问题，普朗克认为必须假定，能量在发射和吸收的时候，不是连续不断，而是分成一份一份的。（图中给的数字为普朗克常数，即6.626×10^-34焦耳*秒）。这个看似平常的假设在经典物理学是不可想象的，它甚至完全颠覆了我们的常识：当我们说，这个化学反应总共释放出了100焦耳的能量的时候，我们每个人都会潜意识地推断出，在反应期间，曾经有某个时刻，总体系释放的能量等于50焦耳，等于32.233焦耳，等于3.14159……焦耳。总之，能量的释放是连续的，它总可以在某个时刻达到范围内的任何可能的值。这个观念是如此直接地植入我们的内心深处，显得天经地义一般。?这种连续性和平滑性也是微积分的根本基础。牛顿、麦克斯韦那庞大的体系，便建筑在这个地基之上。而现在，普朗克的假设引发了一场大地震，物理学所赖以建立的根本基础开始动摇了。? 1900年12月14日，普朗克在柏林宣读了他关于黑体辐射的论文，宣告了量子的诞生。那一年他42岁。 而我们的路易斯·德布罗意(LouisdeBroglie)当时8岁，正在他那显赫的贵族家庭里接受良好的幼年教育。他对历史表现出浓厚的兴趣，并乐意把自己的时间花在这上面。下面该他出场了 ? 路易·维克多·德布罗意(Louis Victor de Broglie，1892年8月15日——1987年3月19日)法国著名理论物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，物质波理论的创立者，量子力学的奠基人之一。 就是此人首次提出了“物质波”（即德布罗意波）的概念，什么是“物质波”？我先给大家粘贴一个段子：高一物理课上。老师：一个小石头落入沙子中有波产生么？某神：有！它的机械波是存在的，虽然极小！老师：……你不要发言了…同学们，其实这时可以视为没有波……大神（嘀嘀咕咕）：要是忽视机械波，还有辐射呢……不算辐射还有物质波呢…… 从段子里我们会发现物质波便是甚至比辐射更普遍的任何物质都享有的波动，一切物质都是已这种波的形式弥散在空间与时间里的。这种波的特殊性在于，它是以概率的形式存在的，而不受任何方程所规定。换句话说，我们永远预测不了此播动。放在宏观角度看此波便更为诡异，万物均由量子构成，因此你我也均随时随刻处在这种弥散状态：你以为你现在正在电脑或手机屏幕前吗？其实不然，说准确点应该是：你现在身在电脑或手机屏幕前的概率比较大！我完全可以说你在火星上，只是概率小而已。再举个例子，我们每个人在理论上都有穿墙术，只要你尝试足够多次，你一定有机会穿越墙壁的（虽然你穿越的时间甚至需要超过宇宙的年龄）。 而此幅图把重点放在了德布罗意的另一个假设上，即光的波粒二象性。相信读过高中的同学都对此词不陌生，我就在这里不细说了。 马克斯·玻恩(1882～1970)，德国犹太裔理论物理学家，量子力学奠基人之一。因对量子力学的基础性研究尤其是对波函数的统计学诠释，获得1954年的诺贝尔物理学奖。 玻恩再给爱因斯坦的书信中写道：“我认为，诸如绝对的必然性、绝对的严格性和最终的真理等等这些概念，都是想象中虚构的东西，它们在任何一个科学领域中都是不能接受的。另一方面，任何几率的断言或是正确的或是错误的，这要看它们所依据的理论的观点。这种思想上的解放，在我看来，是现代科学赐给我们的最大的恩惠。因此，只相信单一的真理和相信自己是真理的占有者，那是世界上一切坏事的根源。” 玻恩于87岁时去世了。在哥廷根他的墓碑上刻着关系式：pq－qp=h/2m 。玻恩生前认为是这他对科学做出的最重要的一项贡献。 美籍奥地利科学家沃尔夫冈·泡利（Wolfgang E.Pauli，1