弯曲的旅行 · 第十九节
《弯曲的旅行》第十九节
本节首先回顾相对论的接受过程:爱因斯坦在伯尔尼专利局任小职员时提出该理论,普朗克是首位识其价值的支持者,随后物理学界广泛关注。
本节首先回顾相对论的接受过程:爱因斯坦在伯尔尼专利局任小职员时提出该理论,普朗克是首位识其价值的支持者,随后物理学界广泛关注。接着简述相对论要点:光速不变、时空统一、质能关系与弯曲时空产生引力。
作者以一个梦中量子侦探的故事引入量子力学,指出它改变了科学家对世界的看法,是统计力学、粒子物理、化学、宇宙学、分子生物学等现代科学的基础,也是半导体和现代电子设备的来源。量子力学的发展是模型构建的范例,理论与实验相互推动;但其意义过于激进,连普朗克、薛定谔、爱因斯坦等先驱也未真正接受。这一时期的激进思想也影响了艺术等领域,康丁斯基即以原子为喻表达艺术变革。作者提醒不确定性原理常被滥用,并预告本章将介绍量子化、波函数、波粒二象性与不确定性原理。
量子力学难懂,是因为人眼无法直接观察原子尺度的量子效应,日常所见又是大量原子与光量子的经典集合;且量子力学涵盖经典物理而反之不然,用经典语言描述必然失真,玻尔与海森伯都承认日常语言在此失效。作者因此不以经典模型描述量子现象,而按历史顺序介绍其基本假设。量子力学始于旧量子论——一系列与现象相符却无理论支撑的猜想,核心是物理量只能取离散的量子化数值。1900年普朗克为解决黑体辐射的紫外光灾难(经典理论预言高频率辐射能量远超实测)提出光以最小能量单位配给,能量只能是普朗克常数乘频率的整数倍。