《量子力学概论精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《量子力学概论精选文档.ppt（57页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、量子力学概论本讲稿第一页，共五十七页量子力学史话l1927年这场华山论剑，爱因斯坦终究输了一招。并非剑术不精，实乃内力不足。l 上帝掷骰子吗l 作者：曹天元作者：曹天元 出版：辽宁教育出版社出版：辽宁教育出版社 本讲稿第二页，共五十七页l这说的是1927年在布鲁塞尔举行的第五届索尔维会议的结果吗？在这次会议上，爱因斯坦和玻尔这两个当时世界上最顶尖的物理学家，进行了科学史上著名的学术辩论。在这次辩论中，玻尔所代表的新生量子论学派获得了更广泛的支持，而维护经典理论的爱因斯坦则被认为不合时宜，站到了对立面。本讲稿第三页，共五十七页几乎可以肯定，世界上没有第二张照片，能像这张一样，在一幅画几乎可以肯定
2、，世界上没有第二张照片，能像这张一样，在一幅画面内集中了如此之多的、水平如此之高的人类精英。面内集中了如此之多的、水平如此之高的人类精英。本讲稿第四页，共五十七页l补充：第五届索尔维会议 简介l索尔维是一个很像诺贝尔的人，本身既是科学家又是家底雄厚的实业家，万贯家财都捐给科学事业。诺贝尔是设立了以自己名字命名的科学奖金，索尔维则是提供了召开世界最高水平学术会议的经费。这就是索尔维会议的来历。本讲稿第五页，共五十七页l l人们通过经验和猜测的方法建立了量子理论，这是科学的人们通过经验和猜测的方法建立了量子理论，这是科学的幸运，但也因此导致了这个理论的异常神秘和不可捉摸，幸运，但也因此导致了这个理
3、论的异常神秘和不可捉摸，人们需要进一步理解它的真实含义。在量子力学建立之人们需要进一步理解它的真实含义。在量子力学建立之后，它的缔造者们便忙于弄清楚这个理论的含义，他们后，它的缔造者们便忙于弄清楚这个理论的含义，他们尤其想知道理论与经验之间的联系，以及理论本身是否尤其想知道理论与经验之间的联系，以及理论本身是否具有一致性等等。正是对这些问题的思索和解决产生了具有一致性等等。正是对这些问题的思索和解决产生了关于量子力学的正统观点，由于这些观点主要是由当时关于量子力学的正统观点，由于这些观点主要是由当时在哥本哈根工作的物理学家，包括玻尔、海森伯、泡利、在哥本哈根工作的物理学家，包括玻尔、海森伯、泡
4、利、狄拉克等人所提出，因此也被称为量子力学的哥本哈根狄拉克等人所提出，因此也被称为量子力学的哥本哈根解释。解释。本讲稿第六页，共五十七页关于量子力学的正统观点l l下述简短的对话可以帮助我们了解正统观点的概要。问：量子力学中的波函数是一种什么波？答：它是一种几率波，代表着通过实验测量所获得的所有可能结果的几率情况。问：在量子力学中如何谈论粒子的运动？答：我们不能同时谈论粒子的位置和速度，它们受不确定关系的限制。问：那么粒子究竟是怎样运动的？答：这个问题没有意义。我们只能提供互补性的描述，而且这种描述与实验有关。本讲稿第七页，共五十七页一、它是几率波它是几率波l“粒子的运动遵循几率定律，而几率本
5、身则按因果律传播。”玻恩，1926年本讲稿第八页，共五十七页l面对神秘的波函数，玻恩首先发现了它与经验之间的微妙联系。玻恩认为，波函数只是一种存在于数学空间中的几率波，而不是如它的发现者薛定谔所认为的那样，是存在于真实空间中的物质波。本讲稿第九页，共五十七页l l尽管玻恩是矩阵力学的共同创建人之一，但是他却对薛定谔的波动力学情有独钟，并相信这一理论是量子规律更深刻的表达形式。然而，玻恩并未附和薛定谔的经典波解释，他的同事弗兰克关于原子和分子碰撞的实验使他确信粒子图像不能被简单地抛弃，相反，必须找到使粒子和波相调和的方法。这时，爱因斯坦关于“鬼波鬼波”的想法启发了他，使他认识到通过几率途径可以将
6、粒子与波合理地联系起来。本讲稿第十页，共五十七页l l19261926年年6 6月，玻恩在一篇关于粒子散射问题的文章中首次提月，玻恩在一篇关于粒子散射问题的文章中首次提出了量子力学的几率波解释。为了说明波函数如何与粒子联出了量子力学的几率波解释。为了说明波函数如何与粒子联系起来，玻恩着手利用薛定谔方程来解决量子理论中的稳定系起来，玻恩着手利用薛定谔方程来解决量子理论中的稳定散射问题。在此过程中他认识到，散射波振幅的平方可以看散射问题。在此过程中他认识到，散射波振幅的平方可以看作是散射粒子偏转通过空间区域的几率。于是玻恩发现，波作是散射粒子偏转通过空间区域的几率。于是玻恩发现，波函数绝对值的平方
7、将代表在空间某区域中发现粒子的几率，函数绝对值的平方将代表在空间某区域中发现粒子的几率，即波函数是一种几率波而非真实的波。玻恩后来回忆这一发即波函数是一种几率波而非真实的波。玻恩后来回忆这一发现时说，现时说，“爱因斯坦的观念又一次引导了我。他曾经把光波的振爱因斯坦的观念又一次引导了我。他曾经把光波的振幅解释为光子出现的几率密度，从而使粒子和波的二象性成为可幅解释为光子出现的几率密度，从而使粒子和波的二象性成为可以理解的。这个观念马上可以推广到波函数以理解的。这个观念马上可以推广到波函数上：上：|2|2必须是电子必须是电子（或其它粒子）出现的几率密度（或其它粒子）出现的几率密度”。本讲稿第十一页
8、，共五十七页氢原子中电子的几率密度图氢原子中电子的几率密度图 本讲稿第十二页，共五十七页l l玻恩的几率波解释第一次把几率概念引进基础物理学，玻恩的几率波解释第一次把几率概念引进基础物理学，“粒子的运动遵循几率定律，而几率本身按因果律传播”。这里，几率的出现并不是由观察者的无知或理论本身的无能所导致的，而必须看作是自然本身的一种本质特征。于是，量子力学一般只预言一个事件的几率，而对这个事件的发生不作任何决定论的断言。这是一次极不寻常的思想冒险，它向人们展示了一个潜在的、不确定的量子世界，在这个世界中代表几率的波函数主宰着一切。本讲稿第十三页，共五十七页l1954年，玻恩“由于量子力学方面的基础
9、研究工作，特别是对波函数的统计解释”获得了诺贝尔物理学奖。本讲稿第十四页，共五十七页二、必须理解的l薛定谔：“要是必须承认这该死的量子跃迁，我真后悔卷入到量子理论中来。”l玻尔：“但是，我们大家却全都感谢你，你的波动力学代表了一次巨大的进步。”1926年10月，哥本哈根本讲稿第十五页，共五十七页l l玻尔和薛定谔之间的辩论，在哥本哈根火车站就开始了，而且后来每天从清晨继续到深夜。薛定谔是在玻尔家中下榻的，而这就使得他们之间的讨论几乎是永不间断的。而且，尽管玻尔在别的方面和人相处时是最体谅人和最和蔼可亲的，但是这一回我却觉得他是一个寸土不让的狂热者，他不准备向他的对手做出任何妥协，也不准备容忍最
10、小的含糊性。简直难以形容双方展开辩论时的那种感情的强烈程度，也难以形容在他们的每一句话中人们可以觉察出来的那些根深蒂固的信念 本讲稿第十六页，共五十七页l辩论就这样夜以继日地进行了若干个小时而没有达成任何一致的意见。过了两天，薛定谔生病了，不得不卧床休息。玻尔夫人照料他，给他端茶送水，而玻尔则坐在床边，并且认真地对薛定谔说：但是你肯定必须理解 本讲稿第十七页，共五十七页三、不能同时谈论电子的位置和速度不能同时谈论电子的位置和速度 l“粒子的位置测定得越精确，它的动量就知道得越不精确，反之亦然。”海森伯，1927年本讲稿第十八页，共五十七页l l薛定谔离开哥本哈根后，玻尔和海森伯继续深入地讨论了
11、这些问题。在他们看来，电子有时象粒子，有时象波的表现仍然是一个严重的亟需解决的佯谬。“就象一位从某种溶液中一点一点地浓缩他的毒物的化就象一位从某种溶液中一点一点地浓缩他的毒物的化学家那样学家那样”，海森伯和玻尔不断尝试着“浓缩这种佯谬的毒性”，他们渴望知道大自然是怎样避免矛盾的。，他们渴望知道大自然是怎样避免矛盾的。夜以继日的讨论，以及彼此之间的意见不一使他们都彻夜以继日的讨论，以及彼此之间的意见不一使他们都彻底累坏了。底累坏了。1927年2月中旬，玻尔决定到挪威去滑雪，好让彼此的精神都放松一下。这个决定很快被证明是十分明智的，因为不久之后，海森伯便发现了不确定关系，而玻尔也在挪威大峡谷“找到
12、找到”了互补原理。本讲稿第十九页，共五十七页玻尔与海森伯在讨论 本讲稿第二十页，共五十七页l l海森伯发现，量子力学对基于经典力学的那些物理概念，如位置和速度，施加了一种应用限制。人们不再能同时谈论电子的位置和速度，因为它们不能以任意精度被同时测定，并且这两个量的不确定度的乘积将大于普朗克常数除以粒子的质量。这一关系后来被称为海森伯不确定关系。有趣的是，泡利在1926年年10月致海森伯的信中曾预先给出了一个更通俗的陈述，他说，“一个人可以用p眼来看世界，也可以用q q眼来看世界，但是当他睁开双眼时，他就会头昏眼花了 本讲稿第二十一页，共五十七页l根据海森伯的看法，利用量子力学中的波函数所表示的
13、电子态不允许人们赋予电子以确定的性质，如位置、动量等等。人们所能做的仅仅是谈论几率，即在适当的实验条件下于某个位置找到电子的几率，或发现电子的速度为某一值的几率。本讲稿第二十二页，共五十七页四、粒子和波是互补的粒子和波是互补的 l“一些经典概念的任何一种确定的应用，都会预先排除另外一些经典概念的同时应用，而这另外一些概念在其他方面却是阐明现象所同样必需的。”玻尔，1929年本讲稿第二十三页，共五十七页l l玻尔认为，对微观现象的说明必须利用互补性思想，粒子图像和波动图像是对同一个微观客体的两种互补描述。具体地说，用不同实验装置得到的关于微观客体的资料可以详尽无疑地概括关于微观客体的一切可设想的
14、知识，但是，当企图把这些资料结合成单独一种图像时它们却显得是相互矛盾的。于是，任何一幅单独的经典实在图像，如粒子或波，都无法提供关于微观现象的详尽说明，人们只能用互补的经典图像来提供这种完备的说明。如果单独使用粒子图像或波动图像，它们的应用必将受到限制，这种限制由海森伯的不确定关系所精确表征。本讲稿第二十四页，共五十七页玻尔的互补板凳玻尔的互补板凳 本讲稿第二十五页，共五十七页l1927年9月，在意大利科摩举行的纪念伏打逝世一百周年的国际物理学会议上，玻尔首次公开阐述了他的互补性思想。同年10月，在布鲁塞尔召开的第五届索尔维会议上，互补性思想开始被大多数物理学家所赞同和接受。玻尔的挚友艾伦菲斯
15、特后来回忆说，“玻尔完全超越了每一个人，他起初根本没有被理解，然后就一步一步地击败了每一个人。”本讲稿第二十六页，共五十七页五、谁坍缩了波函数？l l狄拉克：狄拉克：“自然将随意选择它喜欢的一个分支，因为量子力学理论自然将随意选择它喜欢的一个分支，因为量子力学理论给出的唯一信息只是选择任一分支的几率。给出的唯一信息只是选择任一分支的几率。”l l玻尔：玻尔：“完全理解完全理解整个问题就在于，通过实验，我们引入了某整个问题就在于，通过实验，我们引入了某种不允许继续进行的东西。种不允许继续进行的东西。”l l海森伯：海森伯：“我不同意这一点我不同意这一点我宁愿说，观察者本人进行选我宁愿说，观察者本
16、人进行选择，因为直到做出了观察的那一时刻，选择才成为一种物理实择，因为直到做出了观察的那一时刻，选择才成为一种物理实在。在。”l l 第五届索尔维会议上的讨论，第五届索尔维会议上的讨论，19271927年年1010月月本讲稿第二十七页，共五十七页l狄拉克认为，波函数坍缩是自然做出的选择，而海森伯则认为它是观察者选择的结果。玻尔似乎同意狄拉克的观点，然而他更关心的是量子力学的普遍的互补性特征，他尤其强调了关于物理量的定义和观察的互补性质。在玻尔看来，离开观察人们便不能谈论任何东西，这也是与会的大多数物理学家所赞同的。本讲稿第二十八页，共五十七页l然而，与会的物理学家们对波函数坍缩过程的认识还很模
17、糊，他们普遍认为这一过程只是一种瞬时的选择过程，不需要进一步的说明。本讲稿第二十九页，共五十七页六、哥本哈根解释一统天下六、哥本哈根解释一统天下 l“我们认为量子力学是一个完备的理论，它的基本的物理和数学假设不再允许修正。”海森伯与玻恩，1927年10月本讲稿第三十页，共五十七页l海森伯和玻恩当众宣布，“我们认为量子力学是一个完备的理论，它的基本的物理和数学假设不再容许修正。”这一看法为与会的大多数物理学家所赞同。至此，玻恩的几率波解释、海森伯的不确定关系和玻尔的互补原理共同形成了量子力学的正统哥本哈根解释，并从此开始统治人们对量子世界的理解。本讲稿第三十一页，共五十七页l量子力学的哥本哈根解
18、释在其后几十年里成为了大多数物理学家所信奉的正统观点，玻尔也因此成为了名副其实的量子教皇。然而，反对者们依然存在，甚至在正统观点刚刚提出之时就已出现。本讲稿第三十二页，共五十七页量子的发现l1900年对于科学来说无疑是一个新的开端。这一年，诺贝尔基金委员会成立，从此代表科学界最高荣誉的诺贝尔奖开始颁发；这一年，希尔伯特在国际数学家大会上提出了著名的 23 个问题，为新世纪勾勒了一幅美丽的数学画卷；也正是在这一年，普朗克发现了量子，人类从此迈入了辉煌的量子时代。本讲稿第三十三页，共五十七页l l那么量子是什么呢？简单地说，它就是自然的一种本性那么量子是什么呢？简单地说，它就是自然的一种本性分立性
19、或非连续性，而量子的历史就是人们研究分立性或非连续性，而量子的历史就是人们研究这种非连续性的探险历程。对于量子的发现历史，即使这种非连续性的探险历程。对于量子的发现历史，即使是科学史家们都抱怨它过于复杂是科学史家们都抱怨它过于复杂，更不用说一个普通的读者了，这一方面说明了量子的发现是如何的艰难，另一方面也说明了顽固的偏见是多么难以抗拒。因此，我们这里并不想让完整却无味的历史来破坏读者的兴致，而是让读者去亲身经历那些最激动人心的伟大时刻，并分享由此所带来的精神快乐。请记住，只有逻辑才清晰可见，而经验的历史总是纷乱复杂的。本讲稿第三十四页，共五十七页l常经验告诉我们，物体的运动是连续的，物体性质的
20、变化也是连续的。而经典理论牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论也正基于这样的假设，并且它的预测已经被大量的实验所证实。然而，自然并不轻易显露她的神秘和美丽，尽管她会在你付出执著和热情之后给你意想不到的惊喜。本讲稿第三十五页，共五十七页l“经过我一生中最紧张的几个星期的工作，黑暗中终于露出光亮，一幅未知的远景开始朦胧地显示出来。”l 普朗克本讲稿第三十六页，共五十七页l l普朗克演讲的内容是关于物体热辐射的规律，即关于一定温普朗克演讲的内容是关于物体热辐射的规律，即关于一定温度的物体发出的热辐射在不同频率上的能量分布规律。普朗克度的物体发出的热辐射在不同频率上的能量分布规律。普朗克对于这一问题的研究已有
21、对于这一问题的研究已有 6 6 个年头了，今天他将公布自己关于个年头了，今天他将公布自己关于热辐射规律的最新研究结果。普朗克首先报告了他在两个月前热辐射规律的最新研究结果。普朗克首先报告了他在两个月前发现的辐射定律，这一定律与最新的实验结果精确符合（后来发现的辐射定律，这一定律与最新的实验结果精确符合（后来人们称此定律为普朗克定律）。然后，普朗克指出，为了推导人们称此定律为普朗克定律）。然后，普朗克指出，为了推导出这一定律，必须假设在光波的发射和吸收过程中，物体的能出这一定律，必须假设在光波的发射和吸收过程中，物体的能量变化是不连续的，或者说，物体通过分立的跳跃非连续地改量变化是不连续的，或者
22、说，物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量，能量值只能取某个最小能量元的整数倍。为此，变它们的能量，能量值只能取某个最小能量元的整数倍。为此，普朗克还引入了一个新的自然常数普朗克还引入了一个新的自然常数 h=6.55 10-27 ergh=6.55 10-27 erg s s。这。这一假设后来被称为能量量子化假设，其中最小能量元被称为能一假设后来被称为能量量子化假设，其中最小能量元被称为能量量子，而常数量量子，而常数 h h 被称为普朗克常数被称为普朗克常数 本讲稿第三十七页，共五十七页量子的发现者量子的发现者普朗克普朗克永远把对绝对的探求看成是一切科学活动的最崇高的目标。永远把对绝对的探求
23、看成是一切科学活动的最崇高的目标。本讲稿第三十八页，共五十七页奇妙的量子曲线奇妙的量子曲线 普朗克于普朗克于19001900年发现了隐藏在这些曲线中的量年发现了隐藏在这些曲线中的量 本讲稿第三十九页，共五十七页l l对于普朗克的能量量子化假设，好奇的读者肯定会追问：为什么在光波的发射过程中，物体的能量变化是不连续的，并且能量值只能取某个最小能量元的整数倍呢？是的，爱因斯坦也同样困惑，他于 1905 1905 年给出了一个试探性的答案：因为光波本身就是由一个个的能量子组成的。然而，8 8 年后丹麦青年玻尔却年后丹麦青年玻尔却给出了另一个答案，他认为这是由于物体中束缚在原子给出了另一个答案，他认为
24、这是由于物体中束缚在原子周围的电子只能处于分立的能量态，而当电子在这些能周围的电子只能处于分立的能量态，而当电子在这些能量态之间跃迁时，它所发射的光也就自然地具有分立的量态之间跃迁时，它所发射的光也就自然地具有分立的能量。能量。本讲稿第四十页，共五十七页我一生中最具革命性的思想我一生中最具革命性的思想 l“根据这里的假设，当一束光从点光源发出时，它的能量不是随体积增大而连续分布，而是包含一定数量的能量量子，这些能量量子在空间的局域存在，不随运动而分裂，并只能作为一个整体被吸收和发射。”爱因斯坦本讲稿第四十一页，共五十七页青年时代的爱因斯坦青年时代的爱因斯坦本讲稿第四十二页，共五十七页l l爱因
25、斯坦假设，能量子概念不只是在光波的发射和吸收时才有爱因斯坦假设，能量子概念不只是在光波的发射和吸收时才有意义，光波本身就是由一个个不连续的、不可分割的能量量子所意义，光波本身就是由一个个不连续的、不可分割的能量量子所组成。例如，当光波从一个点向外扩散时，它的能量并不是如经组成。例如，当光波从一个点向外扩散时，它的能量并不是如经典理论所认为的那样连续地分布在一个越来越大的体积中，而是典理论所认为的那样连续地分布在一个越来越大的体积中，而是由定域在空间中的有限数目的能量子组成的。这些能量子在运动由定域在空间中的有限数目的能量子组成的。这些能量子在运动中并不分裂，而且只能作为整体被吸收或发射，爱因斯
26、坦称之为中并不分裂，而且只能作为整体被吸收或发射，爱因斯坦称之为光量子。进一步地，利用普朗克的能量量子化公式，爱因斯坦还光量子。进一步地，利用普朗克的能量量子化公式，爱因斯坦还给出了光量子的能量和动量表达式，即给出了光量子的能量和动量表达式，即 E=h E=h 及及 P=h/P=h/，式中，式中 h h 是普朗克常数，是普朗克常数，和和 是光波的频率和波长。利用这一光量是光波的频率和波长。利用这一光量子假设，爱因斯坦成功地解释了麦克斯韦电磁场理论所无法子假设，爱因斯坦成功地解释了麦克斯韦电磁场理论所无法解释的光电效应等现象，并提出了光电效应定律。解释的光电效应等现象，并提出了光电效应定律。本讲
27、稿第四十三页，共五十七页爱因斯坦的光爱因斯坦的光 本讲稿第四十四页，共五十七页布鲁塞尔的女巫盛宴 l l1911 1911 年，比利时布鲁塞尔年，比利时布鲁塞尔量子问题的重要性使一些物理学家意识到有必要开一次量子问题的重要性使一些物理学家意识到有必要开一次国际会议，专门讨论与量子有关的问题。国际会议，专门讨论与量子有关的问题。1911 1911 年年 10 10 月月 29 29 日，在物理化学家能斯特的组织下，主题为日，在物理化学家能斯特的组织下，主题为“辐射理论与量子辐射理论与量子”的第一届索尔维会议终于在布鲁塞尔成功召开了。来自各个的第一届索尔维会议终于在布鲁塞尔成功召开了。来自各个国家
28、的物理学家们聚在一起，共同讨论恼人的量子问题。他国家的物理学家们聚在一起，共同讨论恼人的量子问题。他们都有一种共同的感受，即经典物理学的某些基本原理处境们都有一种共同的感受，即经典物理学的某些基本原理处境不妙了。第一届索尔维会议使量子思想声名远播，并使更多不妙了。第一届索尔维会议使量子思想声名远播，并使更多的人投入到对量子问题的研究中。爱因斯坦的好友贝索风趣的人投入到对量子问题的研究中。爱因斯坦的好友贝索风趣地将这次会议称为地将这次会议称为“布鲁塞尔的女巫盛宴布鲁塞尔的女巫盛宴”。本讲稿第四十五页，共五十七页布鲁塞尔的女巫盛宴布鲁塞尔的女巫盛宴 本讲稿第四十六页，共五十七页思想领域的最高音乐神
29、韵思想领域的最高音乐神韵 l1913 年 3 月 6 日，玻尔在哥本哈根的家中致信卢瑟福，信中附寄了他那篇著名的原子论文的第一章，请求卢瑟福将稿件发表在哲学杂志上。在这篇论文中，玻尔从原子所奏出的光谱音乐中聆听到了量子的声音，这便开启了通往原子世界的大门。本讲稿第四十七页，共五十七页玻尔玻尔 本讲稿第四十八页，共五十七页l l2020世纪初，关于原子结构的问题同样引起了物理学家们世纪初，关于原子结构的问题同样引起了物理学家们的极大关注。的极大关注。1911 年，英国实验物理学家卢瑟福根据年，英国实验物理学家卢瑟福根据他的散射实验结果提出了原子的行星模型。根据这种模他的散射实验结果提出了原子的行
30、星模型。根据这种模型，原子由原子核和电子组成，电子在原子核外绕核转型，原子由原子核和电子组成，电子在原子核外绕核转动，正如行星绕太阳运转一样。然而，这一直观模型却动，正如行星绕太阳运转一样。然而，这一直观模型却与经典理论之间存在尖锐的矛盾。一方面，根据经典理与经典理论之间存在尖锐的矛盾。一方面，根据经典理论的预言，这样的系统无法稳定存在，电子很快就会辐论的预言，这样的系统无法稳定存在，电子很快就会辐射掉能量而落入核中射掉能量而落入核中；另一方面，人们在实验上并没有发现这种坍缩现象，原子系统是稳定的！本讲稿第四十九页，共五十七页定态与跃迁定态与跃迁 本讲稿第五十页，共五十七页l l玻尔的理论成功
31、地说明了氢原子的光谱线规律，它的出玻尔的理论成功地说明了氢原子的光谱线规律，它的出现大大扩展了量子概念的影响。爱因斯坦后来将这一理现大大扩展了量子概念的影响。爱因斯坦后来将这一理论赞誉为论赞誉为“思想领域的最高音乐神韵思想领域的最高音乐神韵”。1916 年，爱因年，爱因斯坦利用玻尔原子理论和统计学方法分析了物体吸收和斯坦利用玻尔原子理论和统计学方法分析了物体吸收和发射辐射的过程，并重新导出了普朗克定律。爱因斯坦发射辐射的过程，并重新导出了普朗克定律。爱因斯坦的这一工作巧妙地将普朗克、他自己和玻尔三人的工作的这一工作巧妙地将普朗克、他自己和玻尔三人的工作综合起来，可以称得上是一首美妙的量子协奏曲
32、。综合起来，可以称得上是一首美妙的量子协奏曲。本讲稿第五十一页，共五十七页哥廷根的玻尔节l l1922 1922 年年 6 6 月间，玻尔应邀在哥廷根做了一系列关于原子理论月间，玻尔应邀在哥廷根做了一系列关于原子理论的演讲，后来人们称之为哥廷根的玻尔节。也正是在此期间，的演讲，后来人们称之为哥廷根的玻尔节。也正是在此期间，玻尔收了两个最有才华的弟子玻尔收了两个最有才华的弟子海森伯和泡利，他们后来都为海森伯和泡利，他们后来都为量子理论的建立做出了重要贡献。量子理论的建立做出了重要贡献。在这次哥廷根演讲中，玻尔清晰地论述了当时量子论的两难局面，在这次哥廷根演讲中，玻尔清晰地论述了当时量子论的两难局
33、面，他说，他说，“迄今为止，可供我们利用以描述自然现象的，只有那些在迄今为止，可供我们利用以描述自然现象的，只有那些在经典理论中发展起来的概念经典理论中发展起来的概念然而，我们却同时假定经典理论的然而，我们却同时假定经典理论的那些图像是不成立的。现在就出现了一个这样的问题：到底有没有那些图像是不成立的。现在就出现了一个这样的问题：到底有没有任何可能性把经典理论和量子论结合起来而不致发生矛盾？迄今这任何可能性把经典理论和量子论结合起来而不致发生矛盾？迄今这一问题还没有真正解决。然而，物理学家们却希望这两种理论中的一问题还没有真正解决。然而，物理学家们却希望这两种理论中的概念都具有某种实在性。概念
34、都具有某种实在性。”本讲稿第五十二页，共五十七页2020年代的玻尔研究所年代的玻尔研究所 本讲稿第五十三页，共五十七页揭开了巨大帷幕的一角揭开了巨大帷幕的一角l l1923 年夏末的一天，在法国巴黎的一间设备精良的实验室里，德布罗意和他的哥哥莫里斯正在就 X 射线（一种频率极高的光）的性质进行着热烈的讨论，他们都认识到 X 射线即具有波的性质，又具有粒子的射线即具有波的性质，又具有粒子的性质。这时，灵感的火花闪过德布罗意的脑际，他突然性质。这时，灵感的火花闪过德布罗意的脑际，他突然意识到，既然光波具有粒子的性质，那么物质粒子，尤意识到，既然光波具有粒子的性质，那么物质粒子，尤其是电子，也应当具
35、有波的性质！这个想法太美妙了，其是电子，也应当具有波的性质！这个想法太美妙了，因为如果它是对的，那么将揭示出所有物质都具有的一因为如果它是对的，那么将揭示出所有物质都具有的一种新的普适本性种新的普适本性波粒二象性。波粒二象性。本讲稿第五十四页，共五十七页l l德布罗意的想法太离奇了，当他将自己的新理论总结为一德布罗意的想法太离奇了，当他将自己的新理论总结为一篇博士论文交给导师朗之万时，朗之万有些不知所措。篇博士论文交给导师朗之万时，朗之万有些不知所措。在他看来，德布罗意的新颖想法似乎有些荒谬，但或许在他看来，德布罗意的新颖想法似乎有些荒谬，但或许包含了真理的种子。于是，朗之万将德布罗意的论文副
36、包含了真理的种子。于是，朗之万将德布罗意的论文副本寄给了爱因斯坦，请他发表看法。爱因斯坦立刻就意本寄给了爱因斯坦，请他发表看法。爱因斯坦立刻就意识到了德布罗意理论的重要性，因为它正揭示了物质识到了德布罗意理论的重要性，因为它正揭示了物质（包括光和电子）的统一性。爱因斯坦自己早就注意到（包括光和电子）的统一性。爱因斯坦自己早就注意到了光的波粒二象性，但他没有勇气将这一性质推广到所了光的波粒二象性，但他没有勇气将这一性质推广到所有物质粒子。现在，年轻的德布罗意大胆地迈出了这一有物质粒子。现在，年轻的德布罗意大胆地迈出了这一步，爱因斯坦抑制不住内心的喜悦，他在给朗之万的回步，爱因斯坦抑制不住内心的喜悦，他在给朗之万的回信中，热情地称赞德布罗意的理论信中，热情地称赞德布罗意的理论“揭开了巨大帷幕的揭开了巨大帷幕的一角一角”。本讲稿第五十五页，共五十七页德布罗意德布罗意 本讲稿第五十六页，共五十七页本讲稿第五十七页，共五十七页