量子理论的基本思想是什么?
量子理论的基本思想就是这么简洁。能量是以各含“多少”能量的粒子或粒子束的形式来传导。用一个通俗生动的比喻即能量不是水管里流出来的持续水流,而是从机关枪里射出的子弹,每一个子弹里包含若干小粒。
1900年12月14日,普朗克向柏林物理学会阐明了辐射公式。量子论正式诞生。仍然如原来提出的原子学说一样,普朗克将最小的不可分的能量块称为“量子”,也就是“能量子”。多少年来,在经典物理学的观念里“自然界是不会跳跃”的,自然现象是连续的。这是力学、热学和电磁场等都证实了的基本规律,微积分正是基于这种连续性思想的数学方法。
1918年,普朗克获得了诺贝尔物理学奖,他在领奖大会上谈到:“如果作用量子仅仅是个虚构的量,那么辐射定律的全部推论在原则上也就是幻觉,仅仅是毫无内容的公式游戏。与此相反,假若辐射定律的推导是建立在真实的物理思想基础上的,那么作用量子必然要在物理学中起重大作用。作用量子的出现宣告了前所未闻的崭新事物,自从莱布尼茨和牛顿创立微积分以来,我们的物理思考便建立在一切因果关系都是连续的假设上,看来新事物要彻底改造我们的物理思考了。”
尽管实验证明了普朗克理论的很多预言,但是这个奇特的思想仍然得不到公认。因为普朗克对于给定颜色的光波,是用每秒钟的振动次数(频率)乘以普朗克常数来计算能量的,人们认为他“用一个不可理解的假设——光波由振动产生,‘解释’了一个无法理解的现象。”
量子假说与人们几百年来的观念不符,连普朗克本人也在一片反对声中没敢向前走,甚至放弃了继续深入运用量子理论。
他曾经致力于将量子(作用量子)纳入古典物理学范围,但是毫无成效。
普朗克后来回忆说:“我想以某种方式把作用量子纳入古典理论的徒劳工作占去了好几年时间,耗费了我许多劳动。某些专业同行把它当作一种悲剧。我对此持不同意见,因为我认为通过这类彻底澄清而得到的收获是更为宝贵的。现在我了解到作用量子在物理学中所起的作用比我原先所设想的要大得多,从而充分理解到在处理原子问题时采用全新的观察和计算方法的必要性。”
爱因斯坦在1905年的论文中就有一篇是以普朗克的理论为基础的,后来沿着他们的思路和角度,出现的是量子力学一个又一个辉煌的名字:波尔、德布罗意、海森堡、薛定谔、狄拉克。
尽管作为先驱者的普朗克由于动摇而没能用充足时间深入研究,而爱因斯坦坚持自己的理念最终远离了热闹的量子力学,甚至成为量子力学的反对者,但是从相对论到量子力学一个又一个的观念被打破,一个又一个的迷惑随解随生,量子论也日益呈现了巨大的理论价值和迷趣。