沙滩上的薛定谔:带着量子物理学去度假「pdf-epub-mobi-txt-azw3」

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书名: 沙滩上的薛定谔:带着量子物理学去度假(一本令人鼓舞的量子物理入门书。从0到1了解量子物理。 法国物理学家带你神游量子的奇异世界,踏上薛定谔开辟的非凡旅程,收获平行宇宙的快乐和知识)

作者: 夏尔·安东尼

书号: 9787521724400

格式: pdf-epub-mobi-txt-azw3

出版: 中信出版集团

出版日期: 1月 2021

大小: 0.60MB

语言: 中文

海森伯的矩阵表述太过抽象,当时的科学界为之震惊,因为他们还没完全从光(以光子的形式)的量子化问题上回过神来,没有做好准备接受这种量子化被推广至所有可观测的物理量,对于公式化就更没有准备了!

因此,当时的科学界,尤其是爱因斯坦,积极探究新生的量子物理世界的连续性,甚至想要将量子物理世界描述成一个具有连续性的世界。爱因斯坦当时正处于相对论给他带来的荣耀巅峰,不能就此舍弃速度和位置这样的经典力学中的常用概念,而去为物理现象的不连续性描述带上光环,这样是“冒风险的”(这是爱因斯坦的原话)。

就在这时,一位新角初露锋芒。他时年32岁,是一位出身显赫的法国贵族。他的家族先祖里有路易十六的财政大臣内克及其女斯塔尔夫人——一位能让拿破仑一世发抖的女作家。他的名字是路易·德布罗意(1892—1987),法文原文是Louis de Broglie。不会说法语的人很难读准他的名字,因为Broglie的发音是Bro-i-ll ,就像langue d’oïl [1] 中oïl 的发音一样。德布罗意这个名字此后会与一个当时的革命性概念始终联系在一起,这个概念就是物质波!

根据德布罗意1924年博士论文里的观点,既然光粒子(即光子)是波,那么物质粒子(即原子)也应该是波,电子也是,推而广之,所有物质(包括我们人类)都是波。

德布罗意就这样将波粒二象性推广至能量,无论这能量是来源于光还是来源于物质。他把爱因斯坦根据光波波长给出光子的动量的关系式“反过来”,认为动量为p (质量乘以速度)的任何一种物质(无论数量多少)都是一种波长为λ(相邻两波峰或波谷间的距离)的波,即:


爱因斯坦看到德布罗意的结果后后激动不已。这个关系式非常具有创新性,难能可贵的是,还那么简单,没过多久就获得了实验的证实。1927年,也就是德布罗意提出这个关系式三年后,两位美国人——克林顿·戴维森和雷斯特·革末——成功地让电子通过一个镍晶体,从而发生了衍射,由此证明了物质粒子(在此实验中就是电子)完全可以呈现出其波的一面。通过测量所观测到的波动现象的波长并将其与发射到镍晶体表面的电子的动量进行比较,他们精确地证实了德布罗意这一关系式的准确性。物理学上的物质波概念就这样诞生了!


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