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量子力学的创始人都不能理解:玻尔兹曼分布

更新时间:2024-03-02 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

量子力学也是自然科学史上经过实验证明的最准确的理论,但没有人能够理解量子的概念。 我说没人能理解,我绝对不是指我们这个层次的人,而是指连量子力学的创始人都无法理解。934物理好资源网(原物理ok网)

玻尔兹曼934物理好资源网(原物理ok网)

,1844-1906, 奥地利人934物理好资源网(原物理ok网)

早在1877年,玻尔兹曼就假设原子的能量可以是某个单位值的整数倍。 那么,在粒子数和总能量一定的条件下,最可能的分布就是每个能量Ei对应的粒子数的分布。 状态,这就是所谓的玻尔兹曼分布。 离散能级存在的思想对于量子力学的建立具有指导意义。 玻尔兹曼被称为“坚信原子存在的人”。934物理好资源网(原物理ok网)

巴尔默934物理好资源网(原物理ok网)

,1825–1898,瑞士934物理好资源网(原物理ok网)

1885年,巴尔默猜测氢原子在可见光部分的4条谱线的波长满足公式,这是量子力学发展的第一步。934物理好资源网(原物理ok网)

普朗克934物理好资源网(原物理ok网)

马克斯,1858-1947,德国934物理好资源网(原物理ok网)

1900年,普朗克利用他灵光一现所构建的内能-熵关系,推导出了一个公式,可以描述黑体辐射的能量密度对辐射波长(频率)的依赖性。 此外,他想根据玻尔兹曼的经典统计技巧推导出这个公式,即计算有多少种不同的方式将N个球放入P个盒子中。 这样,他就必须假设某个频率的辐射所对应的内能一定是他之前引入的能量量纲的量的整数倍。 也就是说,它是具有频率的辐射的基本能量单位。 这一假说被视为量子力学的开端,普朗克常数h也成为量子力学的标志。 普朗克被誉为“将一生奉献给热力学的人”。934物理好资源网(原物理ok网)

爱因斯坦934物理好资源网(原物理ok网)

,1879-1955,德国934物理好资源网(原物理ok网)

1905年,爱因斯坦利用频率辐射是基本能量单位的假设成功地解释了光电效应。 爱因斯坦对量子力学的贡献还包括引入玻色-爱因斯坦统计、引入谐振器零点能量概念、讨论量子力学的完备性以及建立固体量子理论。934物理好资源网(原物理ok网)

卢瑟福934物理好资源网(原物理ok网)

,1871-1937, 新西兰裔英国人934物理好资源网(原物理ok网)

1911年,卢瑟福用粒子轰击金箔,并根据散射实验的结果提出了原子有核模型。 1917年,他通过原子分裂实验发现了质子。934物理好资源网(原物理ok网)

玻尔934物理好资源网(原物理ok网)

尼尔斯·玻尔,1885-1962,丹麦人934物理好资源网(原物理ok网)

玻尔根据巴尔默和里兹的光谱公式指出量子物理力学公式,原子的发光是由电子在不同能级的跃迁引起的。 1913年,玻尔提出了氢原子模型,并首次提供了电子轨道的量子化条件。 玻尔在哥本哈根建立的研究所后来成为量子力学先驱的聚集地。934物理好资源网(原物理ok网)

索末菲934物理好资源网(原物理ok网)

,1868-1951,德国934物理好资源网(原物理ok网)

旧量子理论的创始人之一索末菲提出了描述氢原子中电子行为的第一和第三量子数。 他为理论物理时代培养了大批学生,是学生中获得诺贝尔奖最多的导师。934物理好资源网(原物理ok网)

维格纳934物理好资源网(原物理ok网)

, 1902–1995, 匈牙利裔美国人934物理好资源网(原物理ok网)

维格纳在他的博士论文中首先提到,分子激发态具有能量展宽,这与平均寿命通过关系有关。 相关工作始于1922年,并于1925年发表。维格纳发现简并态的存在与量子系统对称性的不可约表示有关。 他是将群论应用于量子力学的重要推动者。934物理好资源网(原物理ok网)

康普顿934物理好资源网(原物理ok网)

霍莉,1892-1962,美国人934物理好资源网(原物理ok网)

1923年,康普顿用光具有粒子性的假设来解释X射线被电子散射后波长随散射角的变化。 康普顿效应有力地证明了光是粒子状的。934物理好资源网(原物理ok网)

玻色934物理好资源网(原物理ok网)

内斯·玻色,1894-1974,印度934物理好资源网(原物理ok网)

1924年,玻色以光量子的能级有子能级()为前提,推导出黑体辐射公式。 玻色的论文被翻译成德文并由爱因斯坦出版。 爱因斯坦追随玻色的工作并发展了玻色-爱因斯坦统计。 具有整数自旋的粒子满足玻色-爱因斯坦统计,称为玻色子。934物理好资源网(原物理ok网)

泡利934物理好资源网(原物理ok网)

泡利,1900-1958,奥地利人934物理好资源网(原物理ok网)

1924年,泡利推论电子仍具有二元自由度,并提出“不相容原理”。 泡利矩阵是描述自旋角动量的数学工具。 它是狄拉克相对论量子力学中狄拉克矩阵的前身。 泡利还证明了粒子自旋与不同量子统计之间的对应关系。 1930年,泡利预言了中微子的存在。934物理好资源网(原物理ok网)

费米934物理好资源网(原物理ok网)

费米,1901–1954,意大利人934物理好资源网(原物理ok网)

1925年,费米提出了满足泡利不相容原理的粒子统计定律,即费米-狄拉克统计。 具有半整数自旋的粒子称为费米子,满足费米-狄拉克统计。934物理好资源网(原物理ok网)

德布罗意934物理好资源网(原物理ok网)

路易斯·德,1892-1987,法国934物理好资源网(原物理ok网)

受光可能是粒子这一概念的启发,德布罗意于 1924 年提出了电子等物质粒子也是波的想法。 这就是物质波的概念。 德布罗意后来致力于量子力学的因果解释。934物理好资源网(原物理ok网)

海森堡934物理好资源网(原物理ok网)

, 1901-1976, 德国934物理好资源网(原物理ok网)

1925年量子物理力学公式,海森堡构建了新的量子力学,即矩阵力学,以解释原子谱线的强度。 1927年,海森堡提出测不准原理。934物理好资源网(原物理ok网)

约旦934物理好资源网(原物理ok网)

恩斯特,1902 – 1980,德国934物理好资源网(原物理ok网)

乔丹参与了矩阵力学的建立,并从中导出了表达式,这是经典力学方程运算的基础。 还推导了费米子的反输运关系。 乔丹对量子力学的贡献并没有得到应有的认可。934物理好资源网(原物理ok网)

出生934物理好资源网(原物理ok网)

马克斯·玻恩,1882-1970 年,德国人934物理好资源网(原物理ok网)

1921年,玻恩建立了晶体的晶格理论; 1925年,他与乔丹协助建立矩阵力学; 1926年,他给出了波函数的概率振幅解释。 玻恩是一位在数学和物理学方面有着渊博知识的伟大学者。934物理好资源网(原物理ok网)

薛定谔934物理好资源网(原物理ok网)

埃尔文·施罗 (Erwin Schrö),1887-1961,奥地利人934物理好资源网(原物理ok网)

1926年,为了寻找德布罗意物质波的波动方程,薛定谔提出了著名的薛定谔方程。 更重要的是,他深刻地指出量子力学是一个特征值问题。 薛定谔方程是量子力学的基本方程之一。 1935年,他提出了一个思想实验,后来被命名为“薛定谔的猫”。 他的初衷很简单,就是希望能够在猫的死亡和活着状态(宏观)与放射性物质的腐烂或未腐烂(微观)状态之间建立对应关系。 ,因此存在可以用作微观量子态指标的宏观观察,类似于指数 x 与指数函数 ex 之间的对应关系。 很多关于《薛定谔的猫》的说法都是后来者的解读。 他的小册子《生命是什么》对生物学(生命存在信息的载体)和材料科学(准周期结构)产生了深远的影响。 薛定谔也是一位伟大的文化学者。934物理好资源网(原物理ok网)

古德斯密特934物理好资源网(原物理ok网)

乌伦贝克934物理好资源网(原物理ok网)

,1902-1978, 荷兰人934物理好资源网(原物理ok网)

,1900-1988,荷兰人(右起)934物理好资源网(原物理ok网)

1926年,他们用电子自旋的概念解释了塞曼效应和氢原子光谱的精细结构。 自旋是描述原子中电子状态的第四个量子数。934物理好资源网(原物理ok网)

狄拉克934物理好资源网(原物理ok网)

帕姆·狄拉克,1902-1984,英国934物理好资源网(原物理ok网)

1926年,狄拉克敏锐地注意到矩阵力学中的交换关系与经典力学中的泊松括号之间的类比。 1928年,狄拉克推导出满足相对论的量子力学方程,即狄拉克方程。 从这个方程出发,我们可以了解到电子的自旋是一种本征属性,有反粒子等等。 他还研究了相同粒子的性质并获得了著名的费米-狄拉克统计。 狄拉克1930年出版的《量子力学原理》是量子力学史上的里程碑。934物理好资源网(原物理ok网)

冯·诺依曼934物理好资源网(原物理ok网)

约翰·冯 (John von),1903-1957 年,匈牙利裔美国人934物理好资源网(原物理ok网)

冯·诺依曼是一位多才多艺的天才,在数学、物理、计算机乃至经济学领域都做出了杰出的贡献。 1926年,冯·诺依曼指出算子的本征态扩散到向量空间中,并将其命名为希尔伯特空间。 量子态可以看作希尔伯特空间中的向量。 此外,冯·诺依曼认为,测量一个力学量所得到的值应该是该力学量的某个特征值; 测量的状态崩溃到相应的本征态。 冯·诺依曼于1932年写的《量子力学的数学基础》是量子力学测量理论的基础,尽管它可能不正确。934物理好资源网(原物理ok网)

希尔伯特934物理好资源网(原物理ok网)

大卫,1862-1943,德国934物理好资源网(原物理ok网)

希尔伯特是一位无与伦比的天才数学家。 他1900年关于数学问题的报告为一百多年来的数学研究指明了方向。 希尔伯特后来对物理学产生了浓厚的兴趣,并参与了广义相对论的研究。 以他的名字命名的希尔伯特空间是量子力学中的一个关键概念。 量子力学中讨论的系统状态可以被视为希尔伯特空间中的向量。934物理好资源网(原物理ok网)

韦尔934物理好资源网(原物理ok网)

韦尔,1885-1955,德国934物理好资源网(原物理ok网)

韦尔是一位著名的数学物理学家,对物理学的许多领域都做出了贡献。 他将规范场论和群论的概念引入物理学。 群论是深入研究量子力学的基础。934物理好资源网(原物理ok网)

费曼934物理好资源网(原物理ok网)

,1918-1988,美国934物理好资源网(原物理ok网)

费曼于1948年给出了量子力学的第三个表达式——路径积分表达式。 由于对量子电动力学建立的贡献,他于1965年获得诺贝尔物理学奖。934物理好资源网(原物理ok网)

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约翰·贝尔,1928-1990,爱尔兰人934物理好资源网(原物理ok网)

1964年,贝尔提出了著名的贝尔不等式,从而开启了量子力学研究的新时代。 贝尔不等式基于经典概率,而量子力学测量显示出违反贝尔不等式的相关性。 贝尔不等式引发了关于量子力学基本问题(从字面解释到实际测量问题)的争论。934物理好资源网(原物理ok网)

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