薛定谔的猫到底死了没?爱因斯坦究竟为何秃头?量子物理,上帝也搞不定的神奇世界。
精华笔记
《上帝掷骰子吗?量子物理史话》作者是曹天元。
一、光的本质
1)微粒说:光是由细小的微粒构成。
牛顿做了一个色散实验,一束白光通过一个三棱镜,折射到墙上,就变成了七彩光。牛顿认为白光是不同颜色的微粒混合在一起,通过三棱镜后这些微粒分开了。
2)波动说:光是由于介质的振动产生的波。
托马斯•杨做了一个双缝干涉实验,把一张纸放在光源和屏幕之间,这张纸上有两条平行的缝隙,光穿过缝隙投到屏幕上,出现了“干涉条纹”,这证明光是一种波动。
3)光的波粒二象性:把光看作波和粒子的混合体。
爱因斯坦用量子概念解释了光电效应,光能够从金属材料表面打出电子来,它要求光的能量必须被分成一份一份,这就是光子。同时,麦克斯韦电磁学方程依然有效,光也是依然是电磁波。
二、原子结构模型
1)玻尔原子模型
原子核外面有很多圈轨道,电子在轨道上运动,玻尔认为,电子在轨道上的能量具有某些特定的能级。电子在能级台阶之间的上下跃迁,就能发射或者吸收谱线。这个模型完美地解释了氢原子光谱,但也存在着局限。
2)矩阵力学
海森堡从可观测的谱线、原子运动出发,建立起来用数据表格进行计算的矩阵力学,从而得出量子化的能级和频率,尤其是可以计算有两个电子的氦原子的谱线。
3)波动力学
薛定谔看到德布罗意的物质波假设之后,很快用经典力学的微分方程写成了薛定谔波动方程。这个方程引入了波函数,把电子看成一种波的振动,这种波就像两端固定的琴弦一样,振动模式是量子化的,从而可以计算原子光谱。
三、量子状态本质
1)波恩提出的“概率解释”
波恩认为,薛定谔的波函数描述的是电子在各个位置出现的概率。电子本身不会像黄油一样扩展开来,但它出现的位置是随机的,总体上概率像一个波,按照波函数分布。
2)海森堡的“不确定性原理”
先观测粒子的位置,就会影响它的速度,反过来,测量速度又会影响到位置。因为任何的测量行为都需要用一个工具来进行,比如用光去照射粒子。用于探测的光子必须撞到这个粒子上,才能够知道这个粒子的状态;但是在撞到的同时,它也已经改变了粒子的状态。所以想要同时高精度地测量这两个物理量是办不到的,甚至绝对精确地测量某一个物理量也是办不到的。
3)玻尔的“互补原理”
玻尔在1928年提出了“互补原理”,讨论任何事物都要结合特定的观测手段才有意义。跟经典物理学、经典哲学不一样,量子世界里,没有独立存在的客观世界,主观和客观形成一个统一不可分割的整体。物质不同的形态既互斥又互补。
解读 | 孙正凡(松鼠老孙)
天体物理学博士、科学松鼠会创始会员、中国科普作家协会会员、曾任第六版《十万个为什么》编辑
播音 | 张煜
策划编辑 | 陈艳
音频编辑 | 陈子夫
这里应该读shai三声
评论区素质一流 回复 @叶遇春: 建议翻翻字典再评论
商业、经济、自我提升
我听不懂 撤了
哲学,社科,自然科学,历史,人物传记,
神学到经典力学再到量子力学,完美演绎了从唯心到唯物再到唯心的路径
浅薄如我_vj 回复 @huangjun124: 量子力是唯心吗?
这书特别值得读
文史,探险,悬疑,人物传记
是不是zhishaizi吗?
世界名著
世界是客观的,但如何研究世界从来就是主观的