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    玻尔

    一、玻尔,上帝不掷骰子

    “玻尔,上帝不掷骰子”这句话是著名物理学家爱因斯坦对玻尔说的。

    “上帝不会掷骰子”正是爱因斯坦用宗教的术语来表达他对量子力学和客观物理世界的根本看法。 爱因斯坦拒绝接受这样一个事实:一些事情是非决定论的——它们发生就是发生了,人们永远找不出原因。

    在同时代的人中,他几乎是惟一一个还抱此信念的:他坚信宇宙是经典物理式的,像钟表那样机械地嘀嗒运转,每个瞬间都决定着下个瞬间。 掷骰子的这句台词象征了他人生的另一面:提出相对论的物理革命者可悲地变成了保守派,在量子理论方面“落后于时代潮流”——尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)这样评价。

    然而多年以来,许多历史学家、哲学家和物理学家深入研究爱因斯坦所说的原话之后,他们发现爱因斯坦关于非决定论的思考远比大多数人认为的更激进,也更细致入微。就像他和其他人证明的那样,爱因斯坦其实承认了量子力学的非决定性——理应如此,因为就是他发现了量子力学中的非决定论。

    而他所不能接受的是,非决定论是大自然的基本原则。 虽然爱因斯坦并不反对量子力学,但他肯定反对哥本哈根诠释。

    他不喜欢测量会使得连续演化的物理系统出现跳跃这种想法,这就是他开始质疑“上帝掷骰子”的背景。 “爱因斯坦在1926年所惋惜的是这一类具体的问题,而并没有形而上地断言量子力学必须以决定论为绝对的必要条件,”霍华德说,“他尤其沉浸在关于波函数的坍缩是否导致非连续性的思考中。”

    爱因斯坦认为,波函数坍缩不可能是一种真实的过程。这要求某个瞬时的超距作用——某种神秘的机制——保证波函数的左右两侧都坍缩到同一个尖峰,甚至在没有施加外部作用的情况下。

    不仅是爱因斯坦,同时代的每个物理学家都认为这样的过程是不可能的,因为这个过程将会超过光速,显然违背相对论。 实际上,量子力学根本不给你自由掷骰子的机会,它给你成对的骰子,两个骰子的点数总是一样,即使你在维加斯(Vegas)掷一个骰子而另一个人在织女星(Vega)掷另一个。

    对于爱因斯坦来说,这明显意味着骰子中包含了某种隐藏的性质,可以提前修正它们的结果。但哥本哈根学派否定类似的东西存在,暗示骰子的确可以相隔遥远的空间而互相影响。

    爱因斯坦眼中的概率同哥本哈根诠释中的一样客观。虽然它们没有出现在运动的基本定律中,但它们表现了世界的其他特征,因而并不是人类无知的产物。

    在写给波普尔的信中,爱因斯坦举了一个例子:一个匀速圆周运动的粒子,粒子出现在某段圆弧的概率反映了粒子轨迹的对称性。 类似地,一个骰子的某一面朝上的概率是六分之一,这是因为六面是相同的。

    “他知道在统计力学中概率的细节里包含有意义重大的物理,在这方面,他的确比那个时代的大多数人都理解得更深。”霍华德说。

    对于量子力学测量的上述不可精确预期性或随机性存在好几种不同的解释。其中有两个主要的派别。

    一是所谓“正统派”,或“哥本哈根学派”,由大多数量子物理学家所持守。二是以爱因斯坦为代表的少数非正统派。

    “正统派”以为量子力学(包括量子力学测量)对微观物理系统的描述是完备的。言下之意,随机性或不可精确预期性是客观物理世界的一个根本方面。

    爱因斯坦至死都不接纳这种观点。他认为量子力学的描述是不完备的。

    言下之意,随机性或不可精确预期性不是客观物理世界的根本方面,只不过是人们对它的认识不完备而已。“ 扩展资料: 阿尔伯特·爱因斯坦(Albert.Einstein,1879年3月14日—1955年4月18日),出生于德国符腾堡王国乌尔姆市,毕业于苏黎世联邦理工学院,犹太裔物理学家。

    爱因斯坦1879年出生于德国乌尔姆市的一个犹太人家庭(父母均为犹太人),1900年毕业于苏黎世联邦理工学院,入瑞士国籍。1905年,获苏黎世大学哲学博士学位,爱因斯坦提出光子假设,成功解释了光电效应,因此获得1921年诺贝尔物理奖,1905年创立狭义相对论。

    1915年创立广义相对论。1955年4月18日去世,享年76岁。

    爱因斯坦为核能开发奠定了理论基础,开创了现代科学技术新纪元,被公认为是继伽利略、牛顿以来最伟大的物理学家。1999年12月26日,爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。

    参考资料: 搜狐-我确信上帝不会掷骰子:被误解的爱因斯坦 百度百科-阿尔伯特·爱因斯坦。

    二、是玻尔敲开了原子结构大门吗

    丹麦人玻尔(1885 ~ 1962年),是原子物理学的奠基人。

    他在研究原子运动时,提出了一整套新观点,建立了原子的量子论,首次打开了人类认识原子结构的大门,为近代物理研究开辟了道路。近代物理学大厦的基础——量子力学,是以玻尔为领袖的一代杰出物理学家集体才华的结晶。

    在玻尔之前,科学家已经提出原子结构类似太阳系结构、电子围绕原子核运转的模型,但这个模型不能说明原子的稳定性。玻尔在1913年把量子说引入到原子结构中来,指出电子只能沿一些固定轨道绕原子核运转,从而建立起更好的定态原子模型,成功地解释了氢原子等的光谱特征。

    玻尔当时及后来提出的原子定态、量子跃迁、对应原理、互补原理等,都成为了现代微观物理理论的基本概念,并因此获得1922年诺贝尔物理学奖。玻尔同时又是一位卓越的科学研究工作的领导和组织者。

    1921年他创建了以他祖国首都命名的哥本哈根理论物理研究所。 在他领导下,这个研究所很快成为举世公认的物理研究中心,领导着现代原子物理发展的方向。

    在玻尔倡导的求实的科学态度和严谨的治学作风的熏陶下,造就了一大批出色人才,逐渐在物理学界形成了举世闻名的“哥本哈根学派”。玻尔始终十分谦虚淳朴。

    一次一位苏联科学院的知名人士问他:“你是怎么把那么多有才华的青年人团结到身边的? ”玻尔回答说:“因为我不怕在青年人面前承认自己的不足。 ”科学没有争论,就不会取得进步。

    玻尔和爱因斯坦常常在学术问题上辩论和探讨,有时竟争得面红耳赤,互不相让。这种争论持续了 30年,极大地推动了人们对现代科学的理解,但究竟谁更正确一些,今天仍然得不出结论。

    两位科学家在学术争论时既相互尊重又互不相让的认真态度,已成为科学史上的佳话。 玻尔还是一位杰出的人道主义者和社会活动家。

    当法西斯主义在欧洲横行的时候,他曾帮助一大批德国、意大利学者免遭迫害。第二次世界大战中,为了反对法西斯,他参加研制原子弹。

    战后,他又是呼吁和平利用原子能的知名人士。

    三、玻尔理论是什么

    玻尔理论,关于原子结构的一种理论。1913年由玻尔提出。是在卢瑟福原子模型基础上加上普朗克的量子概念后建立的。

    四条理论

    行星模型:

    玻尔假定,氢原子核外电子是处在一定的线性轨道上绕核运行的,正如太阳系的行星绕太阳运行一样。

    定态假设

    波尔假定,氢原子的核外电子在轨道上运行时具有一定的、不变的能量,不会释放能量,这种状态被称为定态。能量最低的定态叫做基态;能量高于基态的定态叫做激发态。

    量子化条件

    玻尔假定,氢原子核外电子的轨道不是连续的,而是分立的,在轨道上运行的电子具有一定的角动量(L=mvr,其中m为电子质量,v为电子线速度,r为电子线性轨道的半径),只能按下式取值:

    L=n(h/2π) n=1,2,3,4,5,6。。.

    跃迁规则

    电子吸收光子就会跃迁到能量较高的激发态,反过来,激发态的电子会放出光子,返回基态或能量较低的激发态;光子的能量为跃迁前后两个能量之差

    1913年英国剑桥大学的学生N·Bohr提出了一个假设[1],成功地解释了H原子光谱。1、基本思想:① 承认卢瑟福的原子天文模型放弃一些经典的电磁辐射理论把量子的概念用于原子系统中 2、玻尔的三条假设:① 原子系统只能存在于一系列不连续的能量状态中(E1、E2、E3···),在这些状态中,电子绕核作加速运动而不辐射能量,这种状态称这为原子系统的稳定状态(定态)频率条件:当原子从一个定态跃迁到另一个定态时,发出或吸收单色辐射的频率满足:

    只有当原子从一个较大的能量En的稳定状态跃迁到另一较低能量Ek的稳定状态时,才发射单色光,其频率:

    反之,当原子在较低能量En的稳定状态时,吸收了一个频率为n的光子能量就可跃迁到较大能量Em的稳定状态。③处于稳定态中,电子绕核运动的角动量满足角动量量子化条件

    假设1 是经验性的,它解决了原子的稳定性问题;假设2 是从普朗克量子假设引申来的,因此是合理的,它能解释线光谱的起源。假设3 表述的角动量量子化原先是人为加进去的,后来知道它可以从德布罗意假设得出;

    结论:电子轨道是量子化,能量是量子化的,能量最低的状态叫基态,其他状态叫做激发态。

    优点

    成功解释了氢原子光谱不连续的特点.

    成功的计算出氢原子的轨道半径

    成功的计算出氢原子的能量

    引入了量子数

    局限性

    这个理论本身仍是以经典理论为基础,且其理论又与经典理论相抵触.它只能解释氢原子以及类氢原子(如锂+离子,等)的光谱,在解决其他原子的光谱时就遇到了困难,如把理论用于其它原子时,理论结果与实验不符,且不能求出谱线的强度及相邻谱线之间的宽度.这些缺陷主要是由于把微观粒子(电子,原子等)看作是经典力学中的质点,从而把经典力学规律强加于微观粒子上(如轨道概念)而导致的.[2].

    “玻尔理论”的提出,打破了经典物理学一统天下的局面,开创了揭示微观世界基本特征的前景,为量子理论体系奠定了基础,这是一种了不起的创举,不愧为爱因斯坦的评价--玻尔的电子壳层模型是思想领域中最高的音乐神韵。

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