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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(2)
发信站: 听涛站 (2002年12月12日18:23:05 星期四), 站内信件

                    旧量子论
　　量子革命的导火线不是对物质的研究，而是辐射问题。具体的挑
战是理解黑体（即某种热的物体）辐射的光谱。烤过火的人都很熟悉
这样一种现象：热的物体发光，越热发出的光越明亮。光谱的范围很
广，当温度升高时，光谱的峰值从红线向黄线移动，然后又向蓝线移
动（这些不是我们能直接看见的）。
　　结合热力学和电磁学的概念似乎可以对光谱的形状作出解释，不
过所有的尝试均以失败告终。然而，普朗克假定振动电子辐射的光的
能量是量子化的，从而得到一个表达式，与实验符合得相当完美。但
是他也充分认识到，理论本身是很荒唐的，就像他后来所说的那样：
“量子化只不过是一个走投无路的做法”。
　　普朗克将他的量子假设应用到辐射体表面振子的能量上，如果没
有新秀阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein），量子物理恐怕要至此
结束。1905年，他毫不犹豫的断定：如果振子的能量是量子化的，那
么产生光的电磁场的能量也应该是量子化的。尽管麦克斯韦理论以及
一个多世纪的权威性实验都表明光具有波动性，爱因斯坦的理论还是
蕴含了光的粒子性行为。随后十多年的光电效应实验显示仅当光的能
量到达一些离散的量值时才能被吸收，这些能量就像是被一个个粒子
携带着一样。光的波粒二象性取决于你观察问题的着眼点，这是始终
贯穿于量子物理且令人头痛的实例之一，它成为接下来20年中理论上
的难题。
　　辐射难题促成了通往量子理论的第一步，物质悖论则促成了第二
步。众所周知，原子包含正负两种电荷的粒子，异号电荷相互吸引。
根据电磁理论，正负电荷彼此将螺旋式的靠近，辐射出光谱范围宽广
的光，直到原子坍塌为止。
　　接着，又是一个新秀尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）迈出了决定性
的一步。1913年，玻尔提出了一个激进的假设：原子中的电子只能处
于包含基态在内的定态上，电子在两个定态之间跃迁而改变它的能量，
同时辐射出一定波长的光，光的波长取决于定态之间的能量差。结合
已知的定律和这一离奇的假设，玻尔扫清了原子稳定性的问题。玻尔
的理论充满了矛盾，但是为氢原子光谱提供了定量的描述。他认识到
他的模型的成功之处和缺陷。凭借惊人的预见力，他聚集了一批物理
学家创立了新的物理学。一代年轻的物理学家花了12年时间终于实现
了他的梦想。
　　开始时，发展玻尔量子论（习惯上称为旧量子论）的尝试遭受了
一次又一次的失败。接着一系列的进展完全改变了思想的进程。

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