薛莲思维导图武林计划NO.10《上帝掷骰子吗--量子物理史话》粒波之战

1、第一次,发生在17世纪中叶至18世纪。是由牛顿引导的微粒说成功占领了物理界的主流,彻打败了胡克的光是快速脉冲等学说。令波动在接下来的一个世纪里抬不起头来。但以惠更斯等人为代表的波动学者并未放弃,默默地做着开创性工作。

2、第二次,发生在19世纪。微粒大战绵延长达一个世纪,非常激烈!波动方面,先是托马斯杨的光双缝干涉实验证实光是波动的,又有以法国科学院组织的悬赏征文中,菲涅耳以圆盘衍射实验及驳斥微粒派泊松的泊松亮斑,之后菲涅耳又提出了光横波现象,都有力地证明了光是波。而傅科的著名实验傅科摆又完全推翻了“微粒王朝”。19世纪中叶麦克斯韦的论文预言了光其实是电磁波的一种,开启了经典的“麦氏方程组”,1887年更由赫兹的光电实验证实了光是电磁波的一种。至此,波动方在第二次大战中大获全胜。而微料方显得苍白无力,似乎除了马吕斯提出的“偏振现象”以外,再无有力的证明。

当然,第二次大战中,菲涅耳的横波理论造成的以太问题,始终未能解决。为第三次大战埋下了伏笔。

3、第三次,发生在20世纪。开尔文的两朵乌云引发了科学界的思索。年轻的普朗克提出了著名的普朗克公式,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。伟大的爱因斯坦横空出世,他的光电效应,他的相对论在科学界引起了极大的震动。而波尔三部曲、泡利不相容理论都证实了量子的存在。但是另一方面,波动也通过戴维逊、革末、G.P.汤姆逊等人证实了电子是波的现象。海森堡,发现了电子在原子中运动运动模型:Matrix矩阵。接着,狄拉克简化矩阵,换成经典的泊松括号。与此同时,1926年,薛定谔,把德布罗意的“相波”理论运用到原子体系的描述中,将电子看成德布罗意波,用一个波动方程来表示,即“薛定谔波动方程”,建立了全新的力学体系—波动力学。量子论的两条路,数学上是一致的,都是从经典的哈密顿函数而来。波恩指出薛定谔的波函数psai,实际是一个“骰子”,它代表的是一种随机,一种概率,它的出现概率则像一个波,严格地按波函数的分布所展开。

波粒二象性:哥本哈根解释:(1)玻尔:互补原理,即波与粒子在同一时刻是互斥的,在一个更高的层次上统一的(2)波恩:概率解释(3)海森堡:不确定性

至此,第三次波粒战争以互相妥协、互相承认收场,一体两面,一切取决于明确的观察手段。

4、爱因斯坦与玻尔关于新量子论与决定论的决战:

1927年,第五届索尔维会议,哥本哈根派:玻尔、波恩、海森堡;决定论:爱因斯坦、薛定谔、德布罗意。因观点的不相容,该次会议成了爱因斯坦与玻尔之间的理论决斗。在争论了几天之后,以哥本哈根派和它对量子论的解释大获全胜。

1933年,爱因斯坦联合另外两位同事在《物理评论》上,对量子论的不完备,进行抨击,他们的理论实验为“EPR佯谬”。但最后,这个理论实验,却被玻尔拿来反证了只有观测时电子才有确定的性质,爱因斯坦又一次失败。

1935年,薛定谔,猫实验。他将电子的实验放大到了我们的日常世界,引发了争辩。最后,得出的结论是,人有意识,猫没有意识,人的意识能够测量自己的波函数而使其坍缩。

5、如今的世界,在量子论的引导下,科学给人类社会带来了伟大的技术革命。从半导体到核能,从激光到电子显微镜,从集成电路到分子生物学。量子论成为有史以来在实用中最成功的物理理论。

并且,在科学中,第一次严肃地出现了意识!冯诺依曼的无限复归链;维格纳,1963年诺贝尔物理奖得主。他的意见是:意识无疑在触动波函数中担当了一个重要的角色。以及图灵检验还未有结果……世界日新月异。

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