百年回顧1925年

原標(biāo)題：量子力學(xué)100歲了：一場顛覆物理學(xué)的“速戰(zhàn)速?zèng)Q”｜Nature
文章來源：量子位
內(nèi)容字?jǐn)?shù)：9668字

量子力學(xué)百年：幾個(gè)月誕生的偉大理論

1925年，量子力學(xué)的現(xiàn)代時(shí)代正式開啟。這篇文章回顧了量子力學(xué)在短短幾個(gè)月內(nèi)誕生的驚人歷程，以及它對(duì)物理學(xué)和整個(gè)世界的深遠(yuǎn)影響。

1. 量子力學(xué)誕生前的物理學(xué)

   20世紀(jì)初，經(jīng)典物理學(xué)無法解釋亞原子現(xiàn)象，舊量子理論的核心是玻爾-索末菲模型。該模型成功解釋了氫原子的光譜，但在處理更復(fù)雜的原子時(shí)遇到了問題，這為量子力學(xué)的誕生埋下了伏筆。

2. 海森堡的突破

   海森堡發(fā)現(xiàn)玻爾-索末菲模型的局限性，并意識(shí)到需要從根本上重建物理學(xué)的概念體系。他決定拋棄經(jīng)典力學(xué)中不可觀測(cè)的量，例如電子的軌道，并基于可觀測(cè)量建立新的理論。

3. 矩陣力學(xué)的誕生

   1925年7月，海森堡寫下具有決定性意義的信件，標(biāo)志著他與經(jīng)典力學(xué)的決裂。他發(fā)表了論文《學(xué)和力學(xué)關(guān)系的量子力學(xué)重新詮釋》，提出了矩陣力學(xué)，用矩陣來描述量子力學(xué)中的物理量。玻恩和約爾當(dāng)隨后完善了該理論。

4. 波動(dòng)力學(xué)的出現(xiàn)

   薛定諤對(duì)矩陣力學(xué)持批評(píng)態(tài)度，他提出了波動(dòng)力學(xué)，用波動(dòng)方程來描述電子的。盡管海森堡對(duì)波動(dòng)力學(xué)持保留意見，但它很快成為解決問題的首選數(shù)學(xué)形式。

5. 兩大理論的融合與發(fā)展

   1926年春天，矩陣力學(xué)和波動(dòng)力學(xué)的等價(jià)性得到確立，這推動(dòng)了量子力學(xué)理論的快速發(fā)展。玻恩解釋了波函數(shù)振幅的平方表示概率，狄拉克提出了變換理論。短短幾年內(nèi)，量子力學(xué)相關(guān)的論文大量涌現(xiàn)，并迅速應(yīng)用于解釋各種現(xiàn)象。

6. 量子力學(xué)的影響與爭議

   量子力學(xué)解決了諸多經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的問題，例如化學(xué)鍵的本質(zhì)、金屬的導(dǎo)電性等。但其對(duì)個(gè)別基本過程的解釋仍然存在爭議，愛因斯坦等物理學(xué)家對(duì)量子力學(xué)的詮釋提出了質(zhì)疑，但量子力學(xué)最終成為了現(xiàn)代物理學(xué)的基石。

一百年來，量子力學(xué)不斷發(fā)展，其深層次的哲學(xué)思考仍在繼續(xù)。它不僅徹底改變了物理學(xué)，也深刻地影響了我們對(duì)世界的理解。

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作者簡介：追蹤人工智能新趨勢(shì)，關(guān)注科技行業(yè)新突破