第41部分 (第1/4页)

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酉蠡�厍棺拥�谎��且豢沤右豢诺摹Ｕ馊玫笔钡奈锢硌Ы缥薹ń邮埽�灾劣谖奕宋式颍�钡桨�蛩固辜坛泻屯乒懔四芰孔永砺邸�1905年，爱因斯坦在《物理学记事》上发表一篇论文《一个关于光的产生和转化的启发性观点》。指出用连续空间函数表示能量的光波理论，当应用于光的生产和转化等现象的时候，会导致与经验相矛盾的结果。他发展了普朗克在热辐射理论中提到的量子概念，即一切电磁辐射包括光，其能量可以分成一小份一小份的微粒结构。这些能量就是光量子。爱因斯坦用这个理论来解释光电效应，即金属中的电子从光流中吸收的是一个个光子。而一个光子的能量可以供给一个电子逸出后具有一定的动能。那么大家还可能记得牛顿认为光是微粒构成的，而后来为了解释电磁场又认为光是一种电磁波，（见工业革命的扩散（十四））现在爱因斯坦和普朗克又认为光是一种能量子，那么光到底是什么东西呢？在经典力学中，研究对象总是被明确区分为两类：波和粒子。前者的典型例子是光，后者则组成了我们常说的“物质”。1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为和光一样，一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说，电子也会具有干涉和衍射等波动现象，这被后来的电子衍射试验所证实。

这样光子与频率之间有什么关系呢？因为光具有波粒二象性，对于一个光子　E=hv　E……能量　v……光的频率（每种光的频率不同的）　h……普朗克常数，普朗克常数=　×10^…34

前面提到卢瑟福提出了原子的结构，但经典物理学不能解释，在这个形势下，丹麦物理学家玻尔来到英国，在卢瑟福的指导下从事研究，玻尔回到丹麦后使用普朗克、爱因斯坦的量子理论来研究原子模型，玻尔就氢原子模型提出假设：一个原子系统内，当电子在特定的轨道上运转时，它将不向外辐射能量，这些轨道就是电子保持能量不变“定态”轨道。当电子从一个定态轨道过渡到另外一个轨道时，将发生电磁辐射，其频率完全由这两个定态间的能量差来决定。能量差和频率的比值就是普朗克常数。1913年，经卢瑟福推荐，玻尔发表了他的论文，玻尔的理论解释了一直没有得到更好解释的光谱线。但玻尔的理论只能解释氢原子的行为，而其他更复杂的原子无法解释，在玻尔的影响下，海森堡来到丹麦玻尔研究所。在这里，他提出了著名的不确定原理：为了预言一个粒子未来的位置和速度，人们必须能准确地测量它现在的位置和速度。显而易见的办法是将光照到这粒子上，一部分光波被此粒子散射开来，由此指明它的位置。然而，人们不可能将粒子的位置确定到比光的两个波峰之间距离更小的程度，所以必须用短波长的光来测量粒子的位置。现在，由普郎克的量子假设，人们不能用任意少的光的数量，至少要用一个光量子。这量子会扰动这粒子，并以一种不能预见的方式改变粒子的速度。而且，位置测量得越准确，所需的波长就越短，单独量子的能量就越大，这样粒子的速度就被扰动得越厉害。换言之，你对粒子的位置测量得越准确，你对速度的测量就越不准确，反之亦然。海森堡指出，粒子位置的不确定性乘上粒子质量再乘以速度的不确定性不能小于一个确定量——普郎克常数。并且，这个极限既不依赖于测量粒子位置和速度的方法，也不依赖于粒子的种类。海森堡不确定性原理是世界的一个基本的不可回避的性质。这是一个奇怪的物理学原理，它告诉我们你不可能了解基本粒子的世界，因为你无法确定它的速度和位置。我们知道，经典物理学或者说当时的科学体系认为宇宙是完全被决定的。他认为存在一组科学定律，只要我们完全知道宇宙在某一时刻的状态，我们便能依此预言宇宙中将会发生的任一事件。例如，假定我们知道某一个时刻的太阳和行星的位置和速度，则可用牛顿定律计算出在任何其他时刻的太阳系的状态。这种情形下的宿命论是显而易见的，进一步假定存在着某些定律，它们类似地制约其他每一件东西，包括人类的行为。不确定性原理对我们世界观有非常深远的影响。甚至到了今天，它还不为许多哲学家所鉴赏，仍然是许多争议的主题。不确定性原理使科学理论，即一个完全宿命论的宇宙模型的梦想寿终正寝：如果人们甚至不能准确地测量宇宙的现在的态，就肯定不能准确地预言将来的事件了！

由于不确定原理的出现，使微观世界的研究由研究单一的粒子转向用统计学和概率论的方法来研究粒子的行为，因此经

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