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1926年,奥地利物理学家薛定谔提出薛定谔波动方程,他认为每个微观系统都有一个波动方程,通过解方程得出波函数的具体形式以及对应能量,从而了解微观粒子的运动状态。该方程成为量子力学的基本方程和基本假定,对应经典力学中的牛顿定律。在量子论的“哥本哈恨诠释”中,薛定谔波动方程不仅可以描述微观系统,同样适用宏观系统甚至整个宇宙。
薛定谔波动方程因为使用了熟悉的波动概念与数学,相对矩阵力学中抽象的矩阵代数,在物理学界得到了广泛接受与赞誉,提出以矩阵力学描述微观系统的德国物理学家海森堡对此颇为不安。1927年,海森堡发表文章,提出“海森堡不确定性原理”:“粒子的位置确定越是精确,它的动量就越不精确,如果我们提高测量位置的精确性,就不得不失去对动量测量的精确,反之亦然”。他在文章中解释了为什么无法同时测量一个电子的位置和动量,但并没能提供数学证明。
量子力学上与海森堡不确定性原理异曲同工并连海森堡本人都曾混淆的是“观察者效应”:观察这一行为将改变观察对象的状态。量子论中“波函数的坍缩”:在观察之前,一个粒子的状态是不确定的,波函数弥散,表示它的概率,我们探测之后,波函数坍缩,粒子随机取一个绝对值出现。
1927年10月,第五届索尔维会议在布鲁塞尔召开。爱因斯坦与量子力学领袖玻尔展开激烈交锋。以玻尔为首的“哥本哈根诠释”认为,量子系统的描述是几率的,一个事件的几率是波函数的绝对值平方。虽然爱因斯坦和玻尔均以量子力学成就获诺贝尔奖,作为因果律的信徒,爱因斯坦对量子论的测不准关系及几率解释感到不满,认为量子力学的描述方式不完善,限制了我们对客观世界的完备认识。在会议期间,爱因斯坦设计了一系列思想实验以驳倒测不准关系,但都以失败告终。然而爱因斯坦仍然坚持他对物理世界的基本观点,认为上帝不会掷骰子。他还提问“月亮在你不看着它的时候就不存在了吗”。薛定谔和爱因斯坦站在了同一立场。
1933年1月希特勒上台,纳粹查抄爱因斯坦的公寓并冻结了他的银行账户,正在美国访问的爱因斯坦宣布辞去普鲁士科学院院士,定居普林斯顿,成为新成立的普林斯顿高等研究院最早的成员之一。薛定谔作为非犹太人并未受到迫害,但他仍怀着恐惧旁观了狂热的帝国政权与同样狂热的帝国民众此后一系列暴行。之后他离开柏林,前往牛津大学任教,并于同年以波动方程获得诺贝尔奖。
1935年,爱因斯坦和两位高等研究院同事发表文章,声称“量子力学是不完备的”,存在着现实因素,也即确定数量或比例的物理上的客观,而并非如量子力学声称的“自然界是或然的”。在与薛定谔的通信中,爱因斯坦提出假设:一個球,两个封闭的盒子,在打开任意一个盒子之前,球被放在第一个盒子的概率是50%。但爱因斯坦环疑这个表述是不完整的,仅仅计算概率不够,他相信有一个台适的原子域的理论可以计算出球在第一个盒子出现的确定值。
薛定谔开始着手写一篇自己的长文。之后他收到爱因斯坦另一封以不稳定的火药为假设对象论证“自然必须在两种状态中做出选择”的信,十天后,薛定谔的“猫”诞生了。
薛定谔在写给爱因斯坦的回信中假设了这样的情景:一只猫、一瓶毒药、一个盖革计数器、一定数量的铀装在封闭的钢制盒子里,铀的分量极少,在接下来一小时内发生原子衰变的可能近似于无。盒子里还有一个控制锤子的设备,如果没有探测到原子衰变,则猫会活着;一旦探测到衰变,锤子将打碎瓶子,释放出氢氰酸,猫会被毒死。量子力学认为,在任何人打开盒子确认之前,这只猫既不是活的也不是死的,它以一种活着和死了的叠加状态存在。
薛定谔本意是以这个残忍比喻嘲笑量子力学相对经典世界的荒谬,但荒谬的是,他的猫在之后若干年成为教授量子力学理论最熟悉的比喻。在当时,爱因斯坦学术上的“敌人”玻尔和海森堡宣称:这只猫所处的“混合状态”,正是自然界的基本特征。但爱因斯坦仍然坚信:自然必须做出选择,生或者死,没有生而且死这么回事。上帝不掷骰子。他穷其一生都在寻找一个比量子力学更完备的理论,当然并没有成功。
薛定谔之后将这篇名为《量子力学的现状》的文章交给德国《自然科学》杂志,但尚未刊出,杂志创办人、犹太物理学家阿诺德博林那被解雇,薛定谔本想撤回文章表示抗议,后经博林那本人斡旋,文章仍如期发表。
沉浸在学术世界的物理学家再也无法对近在眼前的迫害视而不见。同年5月薛定谔在BBC发表演讲,表示“政治压迫带来了恐吓与刑柱,也向自由可敬的人提供了枪炮与剑”。薛定谔之后一直想和玻尔会面,询问他如何解释量子力学“荒谬”之处,但欧洲大陆的形势让学术旅行的希望变得渺茫。薛定谔感到困扰,他希望能够在相当程度上确定未来五年或者十年的个人状态,而非仅凭着概率活着。
1942年,阿诺德博林那在被送往集中营前自杀。薛定谔的猫,最终选择了一种可怕的确定性。1961年,薛定谔去世,他至死没有认同“哥本哈根诠释”。
薛定谔波动方程因为使用了熟悉的波动概念与数学,相对矩阵力学中抽象的矩阵代数,在物理学界得到了广泛接受与赞誉,提出以矩阵力学描述微观系统的德国物理学家海森堡对此颇为不安。1927年,海森堡发表文章,提出“海森堡不确定性原理”:“粒子的位置确定越是精确,它的动量就越不精确,如果我们提高测量位置的精确性,就不得不失去对动量测量的精确,反之亦然”。他在文章中解释了为什么无法同时测量一个电子的位置和动量,但并没能提供数学证明。
量子力学上与海森堡不确定性原理异曲同工并连海森堡本人都曾混淆的是“观察者效应”:观察这一行为将改变观察对象的状态。量子论中“波函数的坍缩”:在观察之前,一个粒子的状态是不确定的,波函数弥散,表示它的概率,我们探测之后,波函数坍缩,粒子随机取一个绝对值出现。
1927年10月,第五届索尔维会议在布鲁塞尔召开。爱因斯坦与量子力学领袖玻尔展开激烈交锋。以玻尔为首的“哥本哈根诠释”认为,量子系统的描述是几率的,一个事件的几率是波函数的绝对值平方。虽然爱因斯坦和玻尔均以量子力学成就获诺贝尔奖,作为因果律的信徒,爱因斯坦对量子论的测不准关系及几率解释感到不满,认为量子力学的描述方式不完善,限制了我们对客观世界的完备认识。在会议期间,爱因斯坦设计了一系列思想实验以驳倒测不准关系,但都以失败告终。然而爱因斯坦仍然坚持他对物理世界的基本观点,认为上帝不会掷骰子。他还提问“月亮在你不看着它的时候就不存在了吗”。薛定谔和爱因斯坦站在了同一立场。
1933年1月希特勒上台,纳粹查抄爱因斯坦的公寓并冻结了他的银行账户,正在美国访问的爱因斯坦宣布辞去普鲁士科学院院士,定居普林斯顿,成为新成立的普林斯顿高等研究院最早的成员之一。薛定谔作为非犹太人并未受到迫害,但他仍怀着恐惧旁观了狂热的帝国政权与同样狂热的帝国民众此后一系列暴行。之后他离开柏林,前往牛津大学任教,并于同年以波动方程获得诺贝尔奖。
1935年,爱因斯坦和两位高等研究院同事发表文章,声称“量子力学是不完备的”,存在着现实因素,也即确定数量或比例的物理上的客观,而并非如量子力学声称的“自然界是或然的”。在与薛定谔的通信中,爱因斯坦提出假设:一個球,两个封闭的盒子,在打开任意一个盒子之前,球被放在第一个盒子的概率是50%。但爱因斯坦环疑这个表述是不完整的,仅仅计算概率不够,他相信有一个台适的原子域的理论可以计算出球在第一个盒子出现的确定值。
薛定谔开始着手写一篇自己的长文。之后他收到爱因斯坦另一封以不稳定的火药为假设对象论证“自然必须在两种状态中做出选择”的信,十天后,薛定谔的“猫”诞生了。
薛定谔在写给爱因斯坦的回信中假设了这样的情景:一只猫、一瓶毒药、一个盖革计数器、一定数量的铀装在封闭的钢制盒子里,铀的分量极少,在接下来一小时内发生原子衰变的可能近似于无。盒子里还有一个控制锤子的设备,如果没有探测到原子衰变,则猫会活着;一旦探测到衰变,锤子将打碎瓶子,释放出氢氰酸,猫会被毒死。量子力学认为,在任何人打开盒子确认之前,这只猫既不是活的也不是死的,它以一种活着和死了的叠加状态存在。
薛定谔本意是以这个残忍比喻嘲笑量子力学相对经典世界的荒谬,但荒谬的是,他的猫在之后若干年成为教授量子力学理论最熟悉的比喻。在当时,爱因斯坦学术上的“敌人”玻尔和海森堡宣称:这只猫所处的“混合状态”,正是自然界的基本特征。但爱因斯坦仍然坚信:自然必须做出选择,生或者死,没有生而且死这么回事。上帝不掷骰子。他穷其一生都在寻找一个比量子力学更完备的理论,当然并没有成功。
薛定谔之后将这篇名为《量子力学的现状》的文章交给德国《自然科学》杂志,但尚未刊出,杂志创办人、犹太物理学家阿诺德博林那被解雇,薛定谔本想撤回文章表示抗议,后经博林那本人斡旋,文章仍如期发表。
沉浸在学术世界的物理学家再也无法对近在眼前的迫害视而不见。同年5月薛定谔在BBC发表演讲,表示“政治压迫带来了恐吓与刑柱,也向自由可敬的人提供了枪炮与剑”。薛定谔之后一直想和玻尔会面,询问他如何解释量子力学“荒谬”之处,但欧洲大陆的形势让学术旅行的希望变得渺茫。薛定谔感到困扰,他希望能够在相当程度上确定未来五年或者十年的个人状态,而非仅凭着概率活着。
1942年,阿诺德博林那在被送往集中营前自杀。薛定谔的猫,最终选择了一种可怕的确定性。1961年,薛定谔去世,他至死没有认同“哥本哈根诠释”。