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国防科大教授:量子的星光大道

2013-08-08 08:46
蓝林笑生
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  我的未来,期待更多伯乐。

  非典型明星的发现之旅

  在经典物理殿堂里,这些明星光彩四射——

  牛顿力学体系神圣不可侵犯,麦克斯韦方程被誉为上帝谱写的诗歌,爱因斯坦相对论的光芒稍经发掘后便立即照亮了整个时代。

  与它们比起来,量子论绝对是物理学界的非典型明星。量子论的身上没有天才的个人标签,是整整一代精英共同成就了它的光荣。在它的星光大道上,镌刻着物理史上最伟大的那些名字:普朗克、玻尔、爱因斯坦、德布罗意、海森堡、薛定谔、波恩、泡利、狄拉克……

  这是一位非典型明星的发现之旅。

  起先,它的幽灵从普朗克的假设中游荡出来,并不引人瞩目。但很快,科学家们便感受到了它的电闪雷鸣。它所带来的震撼力和冲击力是如此巨大,以至于它的成长史上遍布这样一个怪圈:科学巨匠们参与了推动它的工作,却因为不能接受它惊世骇俗的解释而纷纷站到了保守一方——

  1900年,被黑体辐射实验困扰了多年的普朗克,虽然以量子假说摆脱了困扰,并于8年后获得诺贝尔物理学奖,但他此后很长一段时间都踌躇不前,不敢承认量子的现实。

  你能想到吗?以相对论闻名于世的爱因斯坦获得诺贝尔奖,不是因为相对论,而是因为他在1905年提出光量子概念,并解释了光电效应。然而,爱因斯坦此后一生都在对量子论提出种种质疑。

  紧接着,薛定谔率先沿着物质波概念成功确立了量子波动方程,为量子理论找到了一个基本公式。但最终,薛定谔也加入到保守和质疑的阵容……

  坚定的支持者并非没有。以玻尔、海森堡为代表的哥本哈根学派,提出“波粒二象性”设想,打破了经典世界里物质波与粒的泾渭分明。按照这个设想,处于所谓“叠加态”的微观粒子的状态是不确定的。

  “不确定性”成了量子论的一个基础,也撼动了经典物理学大厦下的坚固基石。对此深深质疑的爱因斯坦抛出了一句世人皆知的话:“上帝是不掷骰子的!”

  玻尔反击的话同样有名:“你没法告诉上帝该做什么!”

  量子就这样在同它自身创建者的斗争中成长起来。接下来的半个多世纪中,物理学家们一直都忙着弄清爱因斯坦和玻尔究竟谁对谁错。物理学主流观点认为,从上世纪80年代到现在20多年中的无数次试验,都证明了正统的量子理论是对的,而不支持爱因斯坦。

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