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对量子力学做出重大贡献的部分物理学家简介
玻尔提出了著名的“互补原理”,即宏观与微观理论,以及不 同领域相似问题之间的对应关系。互补原理指出经典理论是量 子理论的极限近似,而且按照互补原理指出的方向,可以由旧 理论推导出新理论。这在后来量子力学的建立发展过程中得到 了充分的验证。
1997年IUPAC正式通过将第107号元素命名为Bohrium,以纪念玻尔
玻尔这个人
玻尔18岁考入哥本哈根大学,很快就成了哥本哈根大学足球俱 乐部的明星守门员,他习惯在足球场上一边心不在焉地守着球 门,一边用粉笔在门框上排演着公式。大学四年级时,由于俱 乐部的成绩出众,立下汗马功劳的玻尔入选国家队。1908年的 伦敦奥运会上,丹麦队获得男子足球项目的银牌,玻尔更多时 候作为替补门将在场边挥舞着红白国旗。
在量子力学发展中所起的作用
他对物理学的主要贡献是给出了量子 力学的矩阵形式(矩阵力学),提出 了“测不准原理”(又称“不确定性 原理”)和S矩阵理论等。他的《量 子论的物理学基础》是量子力学领域 的一部经典著作。
基于对原子辐射的观察,海森堡认为,在某一个给定的时间点, 一个电子所处的位置是无法确定的,也无法跟踪它的轨迹,所以 玻尔假定的电子轨道并不存在;诸如位置、速度等力学量,无法 用通常的数字来描述,但可以用抽象的数学结构即矩阵来表达, 海森堡用矩阵形式给出了他的新理论(矩阵力学) 海森堡又提出了著名的“不确定性原理”(又称“海森堡测不 准原理”)。他指出在一个量子力学系统中,一个运动粒子的 位置和它的动量不可被同时确定。 其他开创性贡献
在量子力学发展中所起的作用
给出描述费米子的相对论性量子力学方 程(狄拉克方程),给出反粒子(正电子) 解。1932年,美国物理学家安德森证实反 粒子的存在; 使用狄拉克符号统一了量子力学理论描 述的数学形式 预言磁单极; 费米—狄拉克统计。 另外在量子场论尤其是量子电动力学方 面也作出了奠基性的工作
普朗克拒绝接受由玻尔、海森堡和泡利在20世纪20年代末提 出的量子力学的哥本哈根诠释。爱因斯坦此时也成为了保守派。 普朗克认为海森堡的矩阵力学“令人厌恶”,而将薛定谔方程作 为救世主。然而科学的真理没有顾及他的想法而继续被揭示,正 像普朗克年轻时与老一辈科学家争论时所写的那样:“要接受一 个新的科学真理,并不用说服它的反对者,而是等到反对者们都 相继死去,新的一代从一开始便清楚地明白这一真理。”
1878年学生时代 的普朗克
1901年的普朗克
Albert Einstein
在量子力学发展中所 起的作用
1905年,爱因斯坦引进光量子(光 子)的概念,并给出了光子的能量、 动量与辐射的频率和波长的关系, 成功地解释了光电效应。其后, 他又提出固体的振动能量也是量 子化的,从而解释了低温下固体 比热问题。
在对于量子力学的解释上,玻尔等人提出了哥本哈根诠释,但 遭到了坚持决定论的爱因斯坦及薛定谔等人的反对。从此玻尔 与爱因斯坦开始了玻尔-爱因斯坦论战,这一争论一直持续至爱 因斯坦去世。 玻尔与爱因斯坦在讨论问题 其子奥格·尼尔 斯·玻尔也是物 理学家,于1975 年获得诺贝尔物 理学奖。他和 本·罗伊·莫特 森、詹姆斯·雷 恩沃特因发现原 子核中集体运动 和粒子运动之间 的联系,并且根 奥格·尼尔斯·玻尔 据这种联系提出 核结构理论,而 (1922~2009) 得奖
在量子力学发展中所起的作用
1926年他提出著名的薛定谔方程,为量 子力学奠定了坚实的基础。方程的提出 只是稍晚于沃纳·海森堡的矩阵力学, 此方程至今仍被认为是绝对的标准,它 使用了物理学上所通用的语言即微分方 程。他还在同年证明了自己的波动力学 是与海森堡和玻恩的矩阵力学在数学上 是等价的。
Max Born 马克斯·玻恩
对量子力学做出重大贡献的部 分物理学家简介
Max Planck 马克斯·普朗克
在量子力学发展中所起的作用
1900年,普朗克提出辐射量子假说,假 定电磁场和物质交换能量是以间断的形 式(能量子)实现的,能量子的大小同辐 射频率成正比,比例常数称为普朗克常 数,从而得出黑体辐射能量分布公式, 成功地解释了黑体辐射现象。
海森堡为原子核物理学做出了重要贡献,为基本粒子理论引 入了内部对称量子数(1932年,1933年)。 发展了一种铁磁性理论(1928年)。 和沃尔夫冈·泡利对量子场论进行了开创性研究工作。 海森堡和John Archibald Wheeler 同为S矩阵(1942年,1944 年)之父
Erwin Schrödinger 薛定谔
在量子力学发展中所起的作用
1925年至1926年与泡利、维尔 纳·海森堡和帕斯库尔·若尔当 (Pascual Jordan)一起发展了现 代量子力学(矩阵力学)的大部分 理论。1926年又发表了他自己的研 究成果玻恩概率诠释(波函数的概 率诠释),后来成为著名的“哥本 哈根诠释”。
Paul Dirac 保罗·狄拉克
Louis de Broglie
路易·德布罗意
在量子力学发展中所起的作用
德布罗意于1923年提出微观粒子具有波 粒二象性的假说。德布罗意认为:正如 光具有波粒二象性一样,实体的微粒(如 电子、原子等)也具有这种性质,即既具 有粒子性也具有波动性。这一假说不久 就为实验所证实。
Hale Waihona Puke Werner Heisenberg 维尔纳·海森堡
Niels Bohr 尼尔斯·玻尔
在量子力学发展中所起的作用
1913年,玻尔在卢瑟福有核原子模型的 基础上建立起原子的量子理论。按照这 个理论,原子中的电子只能在分立的轨 道上运动,原子具有确定的能量,它所 处的这种状态叫“定态”,而且原子只 有从一个定态到另一个定态,才能吸收 或辐射能量。这个理论虽然有许多成功 之处,但对于进一步解释实验现象还有 许多困难。