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上帝掷骰子吗 管院Alice 经典力学假设 其一 时间和空间是绝对的 长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关 物质间相互作用的传递是瞬时到达的 其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定 连续 实际上只适用于与光速相比低速运动的情况 在高速运动情况下 时间和长度不能再认为与观测者的运动无关 只适用于宏观物体 而在微观系统中 发现有的物理量不能同时被精确测定 19世纪末 正当人们为经典物理取得重大成就而高兴的时候 一系列经典理论无法解释的现象一个接一个地发现了 德国物理学家普朗克为了解释黑体辐射能谱提出了一个大胆的假设 在黑体辐射的产生与吸收过程中能量是以hv为最小单位 一份一份交换的 德国物理学家维恩发现的热辐射定理 这个定律用经典物理理论是无法解释的 这一大胆假设的提出标志着量子力学的诞生 MaxPlanck普朗克 1858 1947 德国 普朗克不是一个天才 读书期间 他是一个循规蹈矩的好学生 不像爱因斯坦 不想学就逃课 1900年12月14日 普朗克以 正常光谱中能量分布的理论 为题 正式提出了他的量子理论 古老的 自然界无跳跃 的观念受到一次猛烈的冲击 人们迎来了物理学的又一个新时代 量子时代 AlbertEinstein爱因斯坦 1879 1955 德国 经过认真思考普朗克提出的新兴理论 1905年3月 爱因斯坦发表一篇论文 关于光的产生和转化的一个启发性观点 提出光量子假说 这篇论文中 他从普朗克的量子假设出发 发现了组成光的能量的最小的基本单位 爱因斯坦称之为光量子 NielsHenrikDavidBohr玻尔 1885 1962 丹麦 1913年 玻尔为解决卢瑟福原子行星模型的不稳定 提出定态假设 原子中的电子并不像行星一样可在任意经典力学的轨道上运转 稳定轨道的角动量必须量子化为h的整数倍 玻尔又提出原子发光过程不是经典辐射 是电子在不同的稳定轨道态之间的不连续的跃迁过程 玻尔与爱因斯坦 玻尔和爱因斯坦是在1920年相识的 年轻的玻尔第一次到柏林讲学 和爱因斯坦结下了长达35年的友谊 但也就是在他们初次见面之后 两人即在认识上发生分歧 随之展开了终身论战 他们只要见面 就会唇枪舌战 辩论不已 第一次交锋 第五届索尔维会议 1927 在1927年的科莫会议上 玻尔的互补原理第一次公开亮相 标志着哥本哈根解释迈出了关键的一步 然而在哥本哈根派聚集力量的同时 他们的反对派也开始为一次次交战做好准备 对于爱因斯坦来说 一个没有严格因果律的物理世界是不可想象的 玻尔在科莫演讲的基础上再次做了那个关于量子公设和原子新理论的报告 进一步总结互补原理 给量子论打下整个哲学基础 这次议程中融合了有玻尔 波恩和海森堡的哥本哈根派 以及哥本哈根派的死敌 德布罗意 薛定谔以及坐在台下的爱因斯坦 这场会议没有具体的资料记载 但是根据与会者的记忆描述道 爱因斯坦像一个弹簧玩偶 每天早上带着新的主意从盒子里弹出来 而玻尔则从云雾缭绕的哲学中找到工具 把对方所有的证据都一一碾碎 第二次交锋 光盒实验 三年后 第六届的索尔维会议开幕 这次爱因斯坦经过了三年的深思熟虑 想到了一个实验 爱因斯坦光盒实验 第二天 玻尔请大家回忆爱因斯坦广义相对论中的等效原理 当时钟在重力场中发生位移时 它的快慢会发生变化 当粒子跑出盒子而导致盒子重量变化时 盒子将在重力场中移动一段距离 这样读出的时间也会有所改变 因而导出不确定性 测不准 关系 爱因斯坦不得不承认玻尔的推论是无懈可击的 玻尔用爱因斯坦的相对论驳倒了他本人 取得了胜利 第三次交锋 EPR佯谬 1935年3月 爱因斯坦 波多尔斯基和罗森共同在PhysicsReview杂志上发表一篇论文 量子力学对物理实在的描述可能是完备的吗 再一次对量子论的基础发起攻击 爱因斯坦等人认为 既然不可能有超过光速的信号传播 那么说粒子A和B在观测前是 不确定的幽灵 显然是难以自圆其说的 唯一的可能是两粒子从分离的一刹那开始 其状态已经客观地确定了 后来人们观测只不过是得到了这种状态的信息而已 粒子在观测时才变成真实的说法显然违背了相对论原理 这个诘难以三位发起人的首字母命名 称为EPR佯谬 A B 在爱因斯坦的潜意识里 EPR实验中的两个粒子在观察之前 分别都有个客观的自旋状态存在 就算是概率混合的 但是粒子客观的存在于那里 但玻尔的意思是 在观察之前 没有一个什么粒子自旋 因为你没有定义观测方式 那时候谈论自旋的粒子是无意义的 它根本不是物理实在的一部分 在观察之前 两个粒子无论相隔多远 仍然是一个相互关联的整体 玻尔在得知这个消息后大吃一惊 他马上放下手头的其他工作 来全神贯注对付爱因斯坦这次挑战 玻尔也算是爱因斯坦的老对手了 他睡了一觉后 马上发现了其中的破绽 原来这个看上去让人眼花缭乱的攻击完全是个虚招 虽然在量子力学理论问题的解释上 与玻尔的几次论战 爱因斯坦都失败了 但是并没有被说服 相反的 由于爱因斯坦坚持他的信念 而把论战提升到了更高的境界 并在物理学及哲学上产生了许多新的问题 亚伯拉罕 派斯在 爱因斯坦曾住在这里 一书中说 就算1925年后 爱因斯坦改行钓鱼以度过余生 这对科学来说也没什么损失 Bohr Einstein 1900年 普朗克 黑体光谱中的能量分布 1930年 狄拉克 量子力学原理 完成了量子力学的普遍综合 虽然完成量子力学的普遍综合 只用了30