量子力學(xué)也是自然科學(xué)史上經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明的最準(zhǔn)確的理論,但沒有人能夠理解量子的概念。 我說沒人能理解,我絕對(duì)不是指我們這個(gè)層次的人,而是指連量子力學(xué)的創(chuàng)始人都無法理解。
玻爾茲曼
,1844-1906, 奧地利人
早在1877年,玻爾茲曼就假設(shè)原子的能量可以是某個(gè)單位值的整數(shù)倍。 那么,在粒子數(shù)和總能量一定的條件下,最可能的分布就是每個(gè)能量Ei對(duì)應(yīng)的粒子數(shù)的分布。 狀態(tài),這就是所謂的玻爾茲曼分布。 離散能級(jí)存在的思想對(duì)于量子力學(xué)的建立具有指導(dǎo)意義。 玻爾茲曼被稱為“堅(jiān)信原子存在的人”。
巴爾默
,1825–1898,瑞士
1885年,巴爾默猜測(cè)氫原子在可見光部分的4條譜線的波長滿足公式,這是量子力學(xué)發(fā)展的第一步。
普朗克
馬克斯,1858-1947,德國
1900年,普朗克利用他靈光一現(xiàn)所構(gòu)建的內(nèi)能-熵關(guān)系,推導(dǎo)出了一個(gè)公式,可以描述黑體輻射的能量密度對(duì)輻射波長(頻率)的依賴性。 此外,他想根據(jù)玻爾茲曼的經(jīng)典統(tǒng)計(jì)技巧推導(dǎo)出這個(gè)公式,即計(jì)算有多少種不同的方式將N個(gè)球放入P個(gè)盒子中。 這樣,他就必須假設(shè)某個(gè)頻率的輻射所對(duì)應(yīng)的內(nèi)能一定是他之前引入的能量量綱的量的整數(shù)倍。 也就是說,它是具有頻率的輻射的基本能量單位。 這一假說被視為量子力學(xué)的開端,普朗克常數(shù)h也成為量子力學(xué)的標(biāo)志。 普朗克被譽(yù)為“將一生奉獻(xiàn)給熱力學(xué)的人”。
愛因斯坦
,1879-1955,德國
1905年,愛因斯坦利用頻率輻射是基本能量單位的假設(shè)成功地解釋了光電效應(yīng)。 愛因斯坦對(duì)量子力學(xué)的貢獻(xiàn)還包括引入玻色-愛因斯坦統(tǒng)計(jì)、引入諧振器零點(diǎn)能量概念、討論量子力學(xué)的完備性以及建立固體量子理論。
盧瑟福
,1871-1937, 新西蘭裔英國人
1911年,盧瑟福用粒子轟擊金箔,并根據(jù)散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果提出了原子有核模型。 1917年,他通過原子分裂實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。
玻爾
尼爾斯·玻爾,1885-1962,丹麥人
玻爾根據(jù)巴爾默和里茲的光譜公式指出量子物理力學(xué)公式,原子的發(fā)光是由電子在不同能級(jí)的躍遷引起的。 1913年,玻爾提出了氫原子模型,并首次提供了電子軌道的量子化條件。 玻爾在哥本哈根建立的研究所后來成為量子力學(xué)先驅(qū)的聚集地。
索末菲
,1868-1951,德國
舊量子理論的創(chuàng)始人之一索末菲提出了描述氫原子中電子行為的第一和第三量子數(shù)。 他為理論物理時(shí)代培養(yǎng)了大批學(xué)生,是學(xué)生中獲得諾貝爾獎(jiǎng)最多的導(dǎo)師。
維格納
, 1902–1995, 匈牙利裔美國人
維格納在他的博士論文中首先提到,分子激發(fā)態(tài)具有能量展寬,這與平均壽命通過關(guān)系有關(guān)。 相關(guān)工作始于1922年,并于1925年發(fā)表。維格納發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)并態(tài)的存在與量子系統(tǒng)對(duì)稱性的不可約表示有關(guān)。 他是將群論應(yīng)用于量子力學(xué)的重要推動(dòng)者。
康普頓
霍莉,1892-1962,美國人
1923年,康普頓用光具有粒子性的假設(shè)來解釋X射線被電子散射后波長隨散射角的變化。 康普頓效應(yīng)有力地證明了光是粒子狀的。
玻色
內(nèi)斯·玻色,1894-1974,印度
1924年,玻色以光量子的能級(jí)有子能級(jí)()為前提,推導(dǎo)出黑體輻射公式。 玻色的論文被翻譯成德文并由愛因斯坦出版。 愛因斯坦追隨玻色的工作并發(fā)展了玻色-愛因斯坦統(tǒng)計(jì)。 具有整數(shù)自旋的粒子滿足玻色-愛因斯坦統(tǒng)計(jì),稱為玻色子。
泡利
泡利,1900-1958,奧地利人
1924年,泡利推論電子仍具有二元自由度,并提出“不相容原理”。 泡利矩陣是描述自旋角動(dòng)量的數(shù)學(xué)工具。 它是狄拉克相對(duì)論量子力學(xué)中狄拉克矩陣的前身。 泡利還證明了粒子自旋與不同量子統(tǒng)計(jì)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 1930年,泡利預(yù)言了中微子的存在。
費(fèi)米
費(fèi)米,1901–1954,意大利人
1925年,費(fèi)米提出了滿足泡利不相容原理的粒子統(tǒng)計(jì)定律,即費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)。 具有半整數(shù)自旋的粒子稱為費(fèi)米子,滿足費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)。
德布羅意
路易斯·德,1892-1987,法國
受光可能是粒子這一概念的啟發(fā),德布羅意于 1924 年提出了電子等物質(zhì)粒子也是波的想法。 這就是物質(zhì)波的概念。 德布羅意后來致力于量子力學(xué)的因果解釋。
海森堡
, 1901-1976, 德國
1925年量子物理力學(xué)公式,海森堡構(gòu)建了新的量子力學(xué),即矩陣力學(xué),以解釋原子譜線的強(qiáng)度。 1927年,海森堡提出測(cè)不準(zhǔn)原理。
約旦
恩斯特,1902 – 1980,德國
喬丹參與了矩陣力學(xué)的建立,并從中導(dǎo)出了表達(dá)式,這是經(jīng)典力學(xué)方程運(yùn)算的基礎(chǔ)。 還推導(dǎo)了費(fèi)米子的反輸運(yùn)關(guān)系。 喬丹對(duì)量子力學(xué)的貢獻(xiàn)并沒有得到應(yīng)有的認(rèn)可。
出生
馬克斯·玻恩,1882-1970 年,德國人
1921年,玻恩建立了晶體的晶格理論; 1925年,他與喬丹協(xié)助建立矩陣力學(xué); 1926年,他給出了波函數(shù)的概率振幅解釋。 玻恩是一位在數(shù)學(xué)和物理學(xué)方面有著淵博知識(shí)的偉大學(xué)者。
薛定諤
埃爾文·施羅 (Erwin Schr?),1887-1961,奧地利人
1926年,為了尋找德布羅意物質(zhì)波的波動(dòng)方程,薛定諤提出了著名的薛定諤方程。 更重要的是,他深刻地指出量子力學(xué)是一個(gè)特征值問題。 薛定諤方程是量子力學(xué)的基本方程之一。 1935年,他提出了一個(gè)思想實(shí)驗(yàn),后來被命名為“薛定諤的貓”。 他的初衷很簡(jiǎn)單,就是希望能夠在貓的死亡和活著狀態(tài)(宏觀)與放射性物質(zhì)的腐爛或未腐爛(微觀)狀態(tài)之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。 ,因此存在可以用作微觀量子態(tài)指標(biāo)的宏觀觀察,類似于指數(shù) x 與指數(shù)函數(shù) ex 之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 很多關(guān)于《薛定諤的貓》的說法都是后來者的解讀。 他的小冊(cè)子《生命是什么》對(duì)生物學(xué)(生命存在信息的載體)和材料科學(xué)(準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu))產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。 薛定諤也是一位偉大的文化學(xué)者。
古德斯密特
烏倫貝克
,1902-1978, 荷蘭人
,1900-1988,荷蘭人(右起)
1926年,他們用電子自旋的概念解釋了塞曼效應(yīng)和氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。 自旋是描述原子中電子狀態(tài)的第四個(gè)量子數(shù)。
狄拉克
帕姆·狄拉克,1902-1984,英國
1926年,狄拉克敏銳地注意到矩陣力學(xué)中的交換關(guān)系與經(jīng)典力學(xué)中的泊松括號(hào)之間的類比。 1928年,狄拉克推導(dǎo)出滿足相對(duì)論的量子力學(xué)方程,即狄拉克方程。 從這個(gè)方程出發(fā),我們可以了解到電子的自旋是一種本征屬性,有反粒子等等。 他還研究了相同粒子的性質(zhì)并獲得了著名的費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)。 狄拉克1930年出版的《量子力學(xué)原理》是量子力學(xué)史上的里程碑。
馮·諾依曼
約翰·馮 (John von),1903-1957 年,匈牙利裔美國人
馮·諾依曼是一位多才多藝的天才,在數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)乃至經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域都做出了杰出的貢獻(xiàn)。 1926年,馮·諾依曼指出算子的本征態(tài)擴(kuò)散到向量空間中,并將其命名為希爾伯特空間。 量子態(tài)可以看作希爾伯特空間中的向量。 此外,馮·諾依曼認(rèn)為,測(cè)量一個(gè)力學(xué)量所得到的值應(yīng)該是該力學(xué)量的某個(gè)特征值; 測(cè)量的狀態(tài)崩潰到相應(yīng)的本征態(tài)。 馮·諾依曼于1932年寫的《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》是量子力學(xué)測(cè)量理論的基礎(chǔ),盡管它可能不正確。
希爾伯特
大衛(wèi),1862-1943,德國
希爾伯特是一位無與倫比的天才數(shù)學(xué)家。 他1900年關(guān)于數(shù)學(xué)問題的報(bào)告為一百多年來的數(shù)學(xué)研究指明了方向。 希爾伯特后來對(duì)物理學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣,并參與了廣義相對(duì)論的研究。 以他的名字命名的希爾伯特空間是量子力學(xué)中的一個(gè)關(guān)鍵概念。 量子力學(xué)中討論的系統(tǒng)狀態(tài)可以被視為希爾伯特空間中的向量。
韋爾
韋爾,1885-1955,德國
韋爾是一位著名的數(shù)學(xué)物理學(xué)家,對(duì)物理學(xué)的許多領(lǐng)域都做出了貢獻(xiàn)。 他將規(guī)范場(chǎng)論和群論的概念引入物理學(xué)。 群論是深入研究量子力學(xué)的基礎(chǔ)。
費(fèi)曼
,1918-1988,美國
費(fèi)曼于1948年給出了量子力學(xué)的第三個(gè)表達(dá)式——路徑積分表達(dá)式。 由于對(duì)量子電動(dòng)力學(xué)建立的貢獻(xiàn),他于1965年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
鐘
約翰·貝爾,1928-1990,愛爾蘭人
1964年,貝爾提出了著名的貝爾不等式,從而開啟了量子力學(xué)研究的新時(shí)代。 貝爾不等式基于經(jīng)典概率,而量子力學(xué)測(cè)量顯示出違反貝爾不等式的相關(guān)性。 貝爾不等式引發(fā)了關(guān)于量子力學(xué)基本問題(從字面解釋到實(shí)際測(cè)量問題)的爭(zhēng)論。
