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量子力学理论体系是由众多科学家创立的,如果选出5位代表,应该是哪几位?

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online_member 发表于 2019-6-21 21:29:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
换句话说,如果缺了其中一位的贡献,量子力学很可能就不是今天这个样子。
online_member 发表于 2019-6-21 21:29:29 | 显示全部楼层
谢邀。
整个量子力学体系的建立离不开几大重要的关键现象,按照时间分类,可以很好的解答你的问题。
1.黑体辐射 代表人物:马克斯.普朗克

简单来说,黑体辐射指的是处于热力学平衡态时由黑体所发出的电磁辐射,而黑体则是一个理想化的概念,指的是能够吸收全部的电磁辐射而不发生反射和透射的物体。
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图 地球温度的黑体辐射
历史性的一刻发生在1900年12月4日(后世也将此日定为量子力学的诞辰),在柏林科学院的一次报告中,马克斯·普朗克首先得出了一个公式可以完美契合实验数据来描述黑体辐射,该公式就是著名的普朗克公式。普朗克在解释这个公式时,首次提出量子谐振子和能量离散化的概念,为量子力学体系的建立画上了浓墨重彩的一笔。
量子力学理论体系是由众多科学家创立的,如果选出5位代表,应该是哪几位?89 / 作者:iusidgi / 帖子ID:47705
图 普朗克定律(绿)、维恩定律(蓝)和瑞利-金斯定律(红)在频域下的比较
2.光电效应 代表人物:海因里希·赫兹和爱因斯坦

1887年,海因里希·赫兹在实验中首次发现,紫外光照在金属表面上,会有电子从金属表面发射出来,这也就是著名的光电效应
1905年,爱因斯坦进一步提出光量子的概念用来解释光电效应,爱因斯坦认为,光是由一群离散的粒子构成,这些粒子即为爱因斯坦所提的光量子,后世称之为光子。不过求其本质,是因为在普朗克理论的基础上,爱因斯坦将其延伸,提出不仅电磁辐射可以进行量子化,量子化更应该是一个基本的物理特性,正是因为这个大胆的奇思妙想,爱因斯坦得以完美解释光电效应。
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图 光电效应示意图
3.原子结构 代表人物:尼尔斯.波尔

1913年,玻尔提出了著名的玻尔模型,在这个模型中,波尔首次引入量子化的概念来解释了原子结构和光谱线。打破了人们当时所公认的原子模型,即卢瑟福模型。
这个模型的核心思想为,电子只能在对应的特定的轨道上进行运动。这个模型可以很好的解释氢原子的结构。同时,对于很多类氢原子的结构,可以通过改善的玻尔模型进行解释。
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图 波尔模型
4. 物质波 代表人物:德布罗意、克林顿·戴维森和雷斯特·革末

德布罗意是整个科学史中最具传奇色彩的科学家之一,他的理论来源也是人们不遗余力废寝忘食猜测的一个趣点之一,不过在此不表,有机会再细说。
时间回到1924年,那年,在路易·德布罗意的博士论文中提出,粒子也有波动性,并且其波长与动量成反比。这个理论就是著名的德布罗意假说,按照这个假说,电子也应具有波动性。
但是,德布罗意的理论仍然停留在假说阶段,急需理论来证明。
于是,在1927年,惊人的戴维森-革末实验问世了。在该实验中,利用低速的电子射入Ni晶体,得到了电子衍射图案。电子衍射图案不仅直接证实了电子是一种物质波,更加证实了德布罗意的假说。
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图 电子双缝实验得到的干涉图样
总结

按照时间分类,列举了量子力学体系中几大重要的实验现象,其中主要的科学家可以作为典型代表,回答你的问题。
online_member 发表于 2019-6-21 21:29:38 | 显示全部楼层
我选以下5位:海森堡,玻恩,薛定谔,狄拉克和费曼。

一般来说量子力学有两种形式体系,一个是海森堡,玻恩和约旦搞出来的矩阵力学,一个是薛定谔,德布罗意等创建的波动力学。

这两种形式体系后来在狄拉克的表象理论下完美地融合为一体了。打个比方,就好像是海森堡等人看到了量子力学的“前视图”,而薛定谔等人看到了量子力学的“侧视图”。
量子力学理论体系是由众多科学家创立的,如果选出5位代表,应该是哪几位?211 / 作者:vpbiqva / 帖子ID:47705
矩阵力学和波动力学各揭示了量子力学的一个侧面(表象)。

狄拉克除了证明波动力学和矩阵力学就是一回事外,还把量子力学推广到了相对论情形,换句话说以前的量子力学只能计算低速运动的电子,而狄拉克则发展出了相对论性量子力学,适用于高速运动的电子。这为后来的量子场论打开了大门。
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从左到右:海森堡的母亲,薛定谔的老婆,狄拉克的母亲,狄拉克,海森堡和薛定谔。这张照片是他们在瑞典领奖的时候拍的,换句话说当海森堡和狄拉克得奖的时候,他们俩还都是宝宝。

狄拉克是量子力学体系的最终建立者,他打通了量子力学算符对易式与经典力学中泊松括号的关系,建立了量子力学的表象理论,猜测量子力学中传播子的相位可能与经典作用量S除以约化普朗克常数有关。
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狄拉克的思想后来被费曼发展为量子力学的第三种形式体系——路径积分。


按照路径积分的思想,粒子将沿所有可能的路径由1运动到2,最终我们在2找到粒子的几率幅依赖于粒子沿所有路径贡献出的相位的求和,当约化普朗克常数趋于0的时候,量子力学退化为经典力学。
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费曼,背后黑板上的传播子K(x,x')就是我们这里的几率幅<x|x'>。

以上名单中海森堡,薛定谔,狄拉克和费曼大家的意见可能出入不大。

那么我们为什么不用玻尔,德布罗意,而选玻恩作为“第五人”呢?

玻恩是海森堡的老师,当海森堡写出矩阵力学的第一篇论文的时候,这篇论文写的并不是很清晰,换句话说海森堡本人对里面蕴含的东西并不自知,幸亏玻恩思维敏锐,发现海森堡论文里蕴含着矩阵结构,于是找来了数学更好的约旦,三人一起合作才完成了量子力学的矩阵形式。
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谷歌为玻恩135岁诞辰所作的卡通画,我们今天学的量子力学和玻恩关系很大,很多人认为玻恩是量子力学发展史上最被低估的科学家。

换句话说,如果我们强调谁对量子力学今天的样子贡献更大,玻恩要比玻尔和德布罗意更有资格入选。玻尔和德布罗意搞的量子力学在今天看来是不大成熟的,当然他们的工作在历史上贡献很大。

同时,玻恩还是量子力学几率解释的提出者,这是我们今天理解量子力学的最主要的概念框架。
online_member 发表于 2019-6-21 21:29:52 | 显示全部楼层
首先海森堡,薛定谔,狄拉克三位因建立量子力学而获得诺贝尔物理学奖的物理学家是必然要入选的。
海森堡是量子力学的第一位创始人,矩阵力学的建立者,还提出了不确定原理。
薛定谔是量子力学的第二位创始人,波动力学的建立者,并且证明了波动力学和矩阵力学的等价。
狄拉克是量子力学的集大成者,建立严格理论体系,并且将狭义相对论和量子力学结合的第一人,量子场论开创者。
剩下两个名额就比较难了,泡利,魏格纳,约当都有重要贡献,玻恩原理也必不可少,后来费曼还建立了量子力学第三种形式——路径积分。但我更愿意把这两个名额都给早期量子论的物理学家,是他们奠定了前面三人建立量子力学的道路。
第一个就是普朗克,量子化思想的突破者,没有他那个惊世想法,历史进程可能会改变。
第二个是玻尔,最早将普朗克量子化思想引入了原子模型,后来作为领袖领导着哥本哈根学派(海森堡和泡利长期作为他的助手),成为建立量子力学最重要的力量。
爱因斯坦就不放进来了,绝对的top1,虽然在量子力学上的贡献也很突出,但远不及他以一己之力建立相对论。
online_member 发表于 2019-6-21 21:30:18 | 显示全部楼层
第一个吃螃蟹的人是plank,而强制把螃蟹摆上餐桌的人是爱因斯坦,之后把吃螃蟹推广到大众的则是波尔,而真正去研究怎样烹饪螃蟹,如何吃螃蟹,形成一套系统理论的当属薛定谔、海森堡、狄拉克。

量子力学理论体系是由众多科学家创立的,如果选出5位代表,应该是哪几位?617 / 作者:fanfan_880331 / 帖子ID:47705
量子力学理论体系是由众多科学家创立的,如果选出5位代表,应该是哪几位?566 / 作者:fanfan_880331 / 帖子ID:47705
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