阅读笔记 |《上帝掷骰子吗:量子物理史话》曹天元

本书是对量子物理发展历程的详细叙述,从黄金时代的伟大实验,如赫兹的实验、托马斯·杨的双缝干涉,到量子力学的诞生,包括普朗克的能量量子化和爱因斯坦的光电效应。随着理论的深化,文章讨论了不确定性原理、互补原理等核心概念,以及科学家们如何面对量子力学带来的挑战和争议,如爱因斯坦与量子论的冲突。最后,探讨了量子理论对现代科技,如互联网和粒子物理的影响。

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目录

章一 黄金时代

章二 乌云

章三 火流星

章四 白云深处

章五 曙光

章六 殊途同归

章七 不确定性

章八 决战

章九 歧路

章十 回到经典

章十一 不等式的判决

章十二 新探险

尾声

外一篇 海森堡和德国原子弹计划


章一 黄金时代

赫兹的伟大实验。

托马斯·样的双缝干涉实验。

菲涅尔和阿拉果的泊松亮斑。

章二 乌云

迈克尔逊-莫雷实验:相对论。

黑体辐射:量子力学。

维恩分布公式。

瑞丽-金斯公式。

普朗克合体辐射公式。

E = hv。

普朗克假定:能量在发射和吸收的时候,不是连续不断的,而是分成一份一份的。

芝诺假定时空连续:

章三 火流星

爱因斯坦光电效应:1/2mv^2 = hv - P

光与电的两个基本性质:

① 只有频率较高(比如紫外线)的光线能打出电子,频率低(比如红光、黄光)的光线不可以。

② 能否打出电子,和光的强度无关。增加光的强度,会增加打出的电子数。

J.J.汤姆逊:葡萄干布丁模型;卢瑟福:行星模型;玻尔:电子跃迁。

章四 白云深处

不仅能量是量子化的,甚至连原子在空间中的方向都必须加以量子化。

泡利不相容原理: 没有两个电子能够享有同样的状态, 而一层轨道所能够包容的不同状态, 其数目是有限的, 也就是说, 一个轨道有着一定的容量。当电子填满了一个轨道后, 其他电子便无法再加人到这个轨道中来。

德布罗意波是在德布罗意博士论文答辩时提出来的,当场的很多教授都认为这只是一种猜想,而不是物理事实。

玻色:把光看成是不可区分的粒子的集合推出普朗克黑体公式。

章五 曙光

马赫的思想影响很大:物理学的研究对象只应该是能够被观察到被实践到的事物,物理学只能怪从这些东西出发,而不是建立在观察不到或者纯粹是推论的事物上。

Matrix无疑是一个本身便带有几分神秘色彩,充满象征意味的词语。事实上,直到今天还有很多人不敢相信,我们的宇宙就是建立在这些怪物之上。

量子论的发展几乎就是年轻人的天下。量子力学被人们戏称为“男孩物理学”,波恩在哥廷根的理论班,也被人叫做“波恩幼儿园”。

有人讽刺说,那么牛顿第二定律究竟是F=ma,还是F=am?

数学在某种意义上总是领先的。矩阵在创立的时候,不会想到后来会被用在量子论中;黎曼几何被用在爱因斯坦相对论中;数论被用在计算机领域。

波恩和约尔当奠定了矩阵力学的基础:pq-qp=[h/(2Πi)]·I

狄拉克:q数和c数将经典力学和新力学联系起来。

乌仑贝克、古兹密特:自旋。

章六 殊途同归

薛定谔的灵感来自德布罗意波。

薛定谔的生活有着近乎刻板的规律,他从来不让任何事情干扰他的假期。

我们都已经知道, 原子中电子的能量不是连续的, 它由原子的分立谱线而充分地证实。为了描述这一现象, 玻尔强加了一个“ 分立能级" 的假设, 海森堡则运用他那庞大的矩阵, 经过复杂的运算后导出了这一结果。现在轮到薛定谔了, 他说, 不用那么复杂, 也不用引人外部的假设, 只要把我们的电子看成德布罗意波, 用一个波动方程去表示它, 那就行了。

薛定谔方程:

数学上的

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