新量子时代之矩阵力学与波动力学争霸
admin
2023-02-08 06:45:36
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原标题:新量子时代之矩阵力学与波动力学争霸

1925年:海森堡建立矩阵力学(粒子派)

1926 年:薛定谔建立波动力学(波动派)

1926年:两种力学被证明在数学上完全等价

事件意义:两者都用数学公式描述了电子运动,出发点不同,都正确但还不完整。两种量子世界观的冲突,只不过是对同一对象的不同计算方式而已--电子具有波粒二象性在对立统一中进一步显现。

1925年,天才少年海森堡在北海边一个叫赫尔戈兰的小岛上疗养。在此之前,他已经在老师们及学长的带领下对量子力学有了深厚积淀,掌握了革命性的研究纲领和独特的研究方法。不久前,学长泡利还对他说:“微观世界具有特别的、经典力学无法描述的二值特征,因此必须在(思考和研究)方法上寻求突破。”

在赫尔戈兰这个人迹罕至、寸草不生的小岛上,海森堡得以摆脱芜杂的事务、纷繁的人事和费神的学术争论。这个满怀激情又精力充沛、智商高得可怕却又纯真无比的大男孩伴着清凉的海风,在遥远寂静的星空下,静静开启了一个宏大的思想图景:他要用数学来描述电子的运动。

正是在岛上利用这不到十天的专注至极的时光,海森堡以粒子说为基础,建立起一套极其复杂的矩阵力学来解释电子运动,那一年,他 24岁。次年,35岁的薛定谔在度假时灵感迸发,提出具有划时代意义的“薛定谔方程”,用一个波动方程描述电子运动,以此建立起波动力学。

颇具戏剧性的是,就在 1926 年,两大力学体系被证明在数学上完全等价,这表明电子确实具有“波粒二象性”。

关于海森堡、薛定谔和量子力学之间的关系,泡利曾打了一个比方:如果把量子力学比喻为一位绝美的姑娘,海森堡就是她的第一个男人,而薛定谔却是她的最爱。由此看来,真理,总是殊途同归。对立与冲突存在的意义,或许就是为了让人更加努力地不断超越自我,看到事物更加完整的面目而已。

至此,对于量子力学的认识,物理学界已从混沌的天地之初逐渐清晰起来,理论正在搭建,运动方程已经建立,真理越辩越明。尽管其中有曲折有矛盾,有倒退有停滞,但总的发展趋势,是滚滚向前的。

前方的路,正一点点明朗起来。

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