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发信人: arwei (爱你·久子...读书学习), 信区: material
标  题: 量子物理百年回顾·D. Kleppner & R. Jackiw(1)
发信站: 听涛站 (2002年12月12日18:21:40 星期四), 站内信件

　　　　　　  Odd Genius译自Science 2000.8.11
　　译者序：本文是世界著名科学刊物Science（8月11日）纪念普朗克提出量子概念
100周年的一篇评论文，基本上描述了上个世纪（除相对论外）物理学波澜壮阔的发
展场面。故特此译为中文，以飨读者。
　　全面列举一下20世纪最有影响的科学进展应当包含广义相对论、
量子力学、宇宙大爆炸、遗传密码的破译、生物进化理论和其他一些
读者喜欢的课题。在这些进展当中，量子力学深层次的根本属性使得
它处在一个最为独特的位置。它迫使物理学家们改造他们关于实在的
观念；迫使他们重新审视事物最深层次的本性；迫使他们修正位置和
速度的概念以及原因和结果的定义。
　　尽管量子力学是为描述远离我们的日常生活经验的抽象原子世界
而创立的，但它对我们日常生活的影响无比巨大。没有量子力学作为
工具，就不可能有化学、生物、医学以及其他每一个关键学科的引人
入胜的进展。没有量子力学就没有全球经济可言，因为作为量子力学
的产物的电子学革命将我们带入了计算机时代。同时，光子学的革命
也将我们带入信息时代。量子物理的杰作改变了我们的世界，科学革
命为这个世界带来了的福音，也带来了潜在的威胁。
　　量子力学既不象广义相对论那样来自于对引力与几何关系的光辉
洞察力，也不象DNA的破译那样揭开了生物学一个新的世界的神秘面
纱，它的起源不是一步到位的，是历史上少有的天才荟萃在一起共同
创造了它。量子的概念如此的令人困惑以至于在引入它以后的20年中
几乎没有什么根本性的进展，后来一小撮物理学家花了三年时间创立
了量子力学。这些科学家为自己所做的事情所困扰，甚至有时对自己
的所作所为感到失望。
　　或许用下面的一段观察资料能最好地描述这个至关重要但又难以
捉摸的理论的独特地位：量子理论是科学史上能最精确地被实验检验
的理论，是科学史上最成功的理论。量子力学深深地困扰了它的创立
者，然而，直到它本质上被表述成通用形式75年后的今天，一些科学
界的精英们尽管承认它强大的威力，却仍然对它的基础和基本阐释不
满意。
　　今年是马克斯·普朗克（Max Planck）提出量子概念100周年。在
他关于热辐射的经典论文中，普朗克假定振动系统的总能量不能连续
改变，而是以不连续的能量子形式从一个值跳到另一个值。能量子的
概念太激进了，普朗克后来将它搁置下来。随后，爱因斯坦在1905年
（这一年对他来说是非凡的一年）认识到光量子化的潜在意义。不过
量子的观念太离奇了，后来几乎没有根本性的进展。现代量子理论的
创立则是斩新的一代物理学家花了20多年时间的结晶。
　　您只要看一下量子理论诞生以前的物理学就能体会到量子物理的
革命性影响。1890年到1900年间的物理期刊论文基本上是关于原子光
谱和物质其他一些基本的可以测量的属性的文章，如粘性、弹性、电
导率、热导率、膨胀系数、折射系数以及热弹性系数等。由于维多利
亚型的工作机制和精巧的实验方法的发展的刺激，知识以巨大的速度
累积。
　　然而，在同时代人看来最显著的事情是对于物质属性的简明描述
基本上是经验性的。成千上万页的光谱数据罗列了大量元素波长的精
确值，但是谁都不知光谱线为何会出现，更不知道它们所传递的信息。
对热导率和电导率的模型解释仅符合大约半数的事实。虽有不计其数
的经验定律，但都很难令人满意。比如说，Dulong-Petit定律建立了比
热和物质的原子重量的简单关系，但是它有时好使，有时不好使。在
多数情况下同体积气体的质量比满足简单的整数关系。元素周期表尽
管为化学的繁荣提供了关键的组织规则，但也无任何理论基础。
　　在众多的伟大的革命性进展中，量子力学提供了一种定量的物质
理论。现在，我们原则上可以理解原子结构的每一个细节；周期表也
能简单自然地加以解释；巨额的光谱排列也纳入了一个优雅的理论框
架。量子力学为定量的理解分子，流体和固体，导体和半导体提供了
便利。它能解释诸如超流体和超导体等怪异现象，能解释诸如中子星
和玻色-爱因斯坦凝聚（在这种现象里气体中所有原子的行为象一个单
一的超大原子）等奇异的物质聚集形式。量子力学为所有的科学分支
和每一项高技术提供了关键的工具。
　　量子物理实际上包含两个方面。一个是原子层次的物质理论：量
子力学；正是它我们才能理解和操纵物质世界。另一个是量子场论，
它在科学中起到一个完全不同的作用，稍后我们再回到它上面来。

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