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中國科學(xué)院大學(xué)量子物理中科大量子力學(xué)篇一
一
故事發(fā)生在二十世紀(jì)初的法國。
巴黎。
一樣延續(xù)著千百年的燈紅酒綠，香榭麗舍大道上散發(fā)著繁華和曖昧，紅磨坊里彌漫著躁動與彷徨。
路上走著一個年輕人，名叫德布羅意（de broglie）。在當(dāng)時，這名字屌得就跟你說你姓愛新覺羅一樣。事實(shí)上德布羅意的爸正是法國的一個伯爵奸內(nèi)閣部長，德布羅意正是一個典型的富二代。
這樣一個不愁吃穿不愁房只是成天愁著如何打發(fā)時光的紈绔子弟自然要找一個能消耗精力的東西來度過那些寂寞的日子。這一點(diǎn)至今未變。
而他選擇了??研究中世紀(jì)歐洲史，據(jù)說這倒也不僅是為了裝b——中世紀(jì)史中有著很多神奇的東西吸引著他，據(jù)說。
時間轉(zhuǎn)眼到了１９１９，這個科學(xué)界騷動的年代。
量子論。
簡言之，他就是迷戀于當(dāng)時一個很潮的觀點(diǎn)：光是粒子。
按說這本該不值個爛錢，因?yàn)閹装倌昵耙粋€大牛牛頓就曰過：光是粒子。不過后來這個觀點(diǎn)被菲涅爾、泊松一群做光學(xué)的搞得很久不流行了。幾百年來，科學(xué)界正統(tǒng)的觀點(diǎn)是：光是波。十幾年前的一天，某君普朗克突然說：原來光還是粒子啊~~！大家本來不想鳥他，結(jié)果愛因斯坦用他的理論做著做著就做出了光電效應(yīng)！這本來是物理學(xué)里的一朵烏云，現(xiàn)在突然沒了，于是學(xué)界就嘩然了。
當(dāng)年的德布羅意倒并不見得對這一觀點(diǎn)的物理思想有多么深刻的見地，按他的理解，光是粒子就是在說原來牛頓是對的我們被后人忽悠了?；蛟S一時沖動，年輕人告別了中世紀(jì)歐洲史，告別了奢侈糜爛的生活，來到了一派宗師朗之萬門下，說：請您收我念phd吧。
二
歷史上，郎之萬為什么給德布羅意offer已經(jīng)很難說清，德布羅意到底花了多少精力去讀他的phd也已經(jīng)很難說清。白駒過隙，五年說過就過了。作為歷史系中世紀(jì)歐洲史專業(yè)的德布羅意，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)到物理系以后的確力不從心。
當(dāng)下，很現(xiàn)實(shí)的問題就是如何搞定那篇令他蛋疼的畢業(yè)論文，算是對青春一個交代。
呢？畢不了業(yè)啊，煩！
糾結(jié)五年終于過去了。抓住１９２４的尾巴，德布羅意終于提交了自己的博士論文。
不計(jì)封面，論文只有一頁之多一行。遙想在那個沒有槍手、沒有萬方的時代，這已經(jīng)是不容易了。
波的波矢和角頻率與粒子動量和能量的關(guān)系是：
p=h/(2*pi*k), e=hv
這是他的論文里出現(xiàn)的唯一兩個公式，其他主要是議論和感想。
其實(shí)，就這兩個公式也是從愛因斯坦發(fā)表于1905年那篇《光電效應(yīng)》中借用而來的。
很難想象這樣一篇博士論文是怎樣通過答辯的。
正式表決之前，德布羅意的老板也就是朗之萬得知，論文評審委員會的六位教授中的三位表示一定會投反對票。
本來在歐洲，一個學(xué)生苦讀數(shù)年都那不到學(xué)位是很正常的事情，更別說一個來混日子的的花花公子。這一點(diǎn)也至今未變。
情急之中，朗之萬往他的一個好朋友那里寄了一封信。
也許當(dāng)初的朗之萬只是礙于情面想幫德布羅意混得一個phd，然而事實(shí)上，這一封信卻改變了科學(xué)史。
三
這封信的收信人是愛因斯坦。
信的內(nèi)容大致如下：
尊敬的愛因斯坦閣下：
??請問您怎么看？
另，該研究生的父親是弊國的伯爵，內(nèi)閣的**部長??
若您??將來您來法國一定會受到最隆重的接待！
朗之萬
就是說，如果您不肯給個面子，以后就甭來法國了。
不知愛因斯坦是出于知趣呢，還是出于因?yàn)樽约寒?dāng)年的離經(jīng)叛道產(chǎn)生的惺惺相惜，對著這滿篇色即是空空即是色一樣的文字盯了半天，他很客氣回了一封信，大意是說：it is interesting.在英語里，interesting一般用于描述一種想說它好卻說不出怎么好所以不知怎么說才好的微妙狀態(tài)。此時的愛因斯坦已頗有威望，既然他都說interesting了，評審委員們也就心領(lǐng)神會了。
終于，化險(xiǎn)為夷。
浪蕩子弟德布羅意就這樣拿到phd，回去炫耀去了。
按照當(dāng)時歐洲的學(xué)術(shù)
傳統(tǒng)，朗之萬需要將德布羅意的博士論文分寄到了歐洲各大學(xué)物理系。
幾乎所有人都以為事情會就此了結(jié)，以為德布羅意那篇“很有趣”的博士論文在檔案堆里從此埋沒。
然而歷史總喜歡以不確定性原理來開玩笑。而這個玩笑順帶著改變了許多人的命運(yùn)。
在朗之萬寄出的博士論文中，有一份來到了維也納大學(xué)。
四
1926年春，維也納。
當(dāng)時在維也納大學(xué)物理系老大是德拜，他收到這份博士論文后，把它交給了他的組里面一位已經(jīng)年屆不惑的老講師，說：回去看了下次組會講下。
“你現(xiàn)在研究的問題不重要，不如給我們講講德布羅意的論文吧?！?/p>
這位講師的名字叫做：
薛定諤
在接下來的兩周里，薛定諤仔細(xì)的讀了一下德布羅意的“博士論文”，其實(shí)從內(nèi)容上來講根本就用不上“仔細(xì)”二字，薛定諤的這篇論文只不過一頁之多一點(diǎn)，公式也不過就兩個而已，并且是已經(jīng)在愛因斯坦發(fā)表的論文中出現(xiàn)過的。
然而論文里說的話卻讓薛定諤一頭霧水，薛定諤只知道德布羅意大講了一通“波即粒子，粒子即波”，除此之外則是兩個黃鸝鳴翠柳——不知所云。
“你不覺得這是一個很好的評論嗎？”
德拜建議薛定諤做一做這個工作，兩周以后seminar的時候再講一下。
僅僅兩周，世界為之一變。
了這樣一個方程。
這個方程就是“薛定諤方程”！
歐文的psi，算來真靈通； psi是個啥，沒人看得懂。
psi是薛定諤方程中的波動變量，歐文是薛定諤的名字。
“這貨不至于是
個雞肋吧！”他想。
薛定諤的故事似乎要再一次陷入平庸，然而平庸往往是正醞釀奇跡的緣由，只因人對平庸的不甘。
五
如果把上世紀(jì)初的物理學(xué)比作一潭湖水，前面的故事都好比湖水深處的**——湖的表面卻是風(fēng)平浪靜。
縱觀兩年以來的物理學(xué)界：哥本哈根已然成為量子理論界的“屠龍”——普朗克和愛因斯坦理論的啟發(fā)下，哥本哈根學(xué)派掌門人一代宗師玻爾提出了著名的“三大核心原理”，成功解釋氫光譜。1925年，玻爾的得意大弟子海森堡進(jìn)一步提出了描述氫原子軌道的理論。那個年代，沒有線代，沒有數(shù)學(xué)物理方法，精通數(shù)學(xué)的物理學(xué)家本來屈指可數(shù)，就連數(shù)學(xué)很強(qiáng)的海森堡本人也并未必知道同時代那些數(shù)學(xué)家在搞什么飛機(jī)。在他的理論出爐之后，學(xué)弟玻恩悄悄地告訴海森堡大師兄你用的東西在數(shù)學(xué)里叫：矩陣。
于是，矩陣力學(xué)走上了歷史的舞臺。
天下大變，僅一步之遙。
此時的薛老師正帶著他的情婦在阿爾卑斯山滑雪。
他從方程中得出玻爾的氫原子的解！
六
倚天一出，四海皆驚。
沒人再敢把薛定諤的方程當(dāng)扯淡了。
哥本哈根學(xué)派的掌門玻爾大為驚駭，急信至維也納把薛定諤邀請到哥本哈根，切磋量子之精妙。
然而讓玻爾遺憾的是，“切磋”了十天，不知因哥本哈根那幫子哥們兒的數(shù)學(xué)太強(qiáng)了還是薛定諤的數(shù)學(xué)太挫了，反正兩個人根本不知道對方在說什么。在一場令人疲憊不堪又毫無結(jié)果的“哥本哈根論劍”之后，波爾悻悻地目送薛定諤回到維也納。
薛定諤堅(jiān)持努力工作，不久，矩陣力學(xué)和他的波動方程在數(shù)學(xué)上被證明等價(jià)。
“倚天”“屠龍”，合鑄為一。
在此之后，薛定諤不斷試圖從更基本的原理和假設(shè)出發(fā)導(dǎo)出更基本的方程，但始終沒有成功。不久他終于對這一切失去了耐性：他也轉(zhuǎn)系了，去研究“生命是什么”。
歷史繼續(xù)著它的歷史劇，不懂?dāng)?shù)學(xué)的德布羅意和薛定諤秒殺了那一年的諾獎，成為了鬧劇中的主角。
按這故事的尿性，該是尾聲了。
在這一讓人啼笑皆非的歷史中，上帝還是保留了某種程度的公正。
數(shù)物理學(xué)家所熟悉的，而矩陣在當(dāng)時則幾乎沒人能懂。）如此則此前在量子領(lǐng)域辛苦奮斗了十幾年的哥本哈根學(xué)派就真要集體吐血、暴斃而亡了！
薛定諤方程搞出了薛定諤方程，卻到死都沒有真正理解這個方程微妙，而對方程的解釋也是錯誤的——正解為哥本哈根學(xué)派的玻恩作出。玻恩的解釋讓物理學(xué)界另一位大師——愛因斯坦極為震怒，他至死念念不忘“上帝是不擲篩子的”，此為后話。
而更為基本的物理，薛定諤試圖獲得而無力企及，則是有根本哈根學(xué)派的另一位少壯派弟子——狄拉克做出的。狄拉克領(lǐng)袖群倫，同克萊默、約爾當(dāng)，也包括后來的魏扎克和伽莫夫、朗道等幾代物理學(xué)家的努力，不斷對理論進(jìn)行修繕，最終確立了量子論的正統(tǒng)解釋，史稱“哥本哈根解釋”。
量子力學(xué)的殿堂終于建立起來。
中國科學(xué)院大學(xué)量子物理中科大量子力學(xué)篇二
一、選擇題
1、下列物質(zhì)哪個是絕對黑體（）。
（a）不輻射可見光的物體（b）不輻射任何光線的物體
（c）不能反射可見光的物體（d）不能反射任何光線的物體
（a）普朗克（b）愛因斯坦（c）玻恩（d）玻爾
3、光電效應(yīng)表明（）。
4、下列說法正確的是（）。
（a）實(shí)物粒子既具有粒子性，也具有波動性；
(b)光的能量是連續(xù)的；
(c)光具有波動性，但無粒子性；
(d)電子具有粒子性，但無波動性；
5、康普頓效應(yīng)表明（）。
（a）電子具有波動性(b)電子具有粒子性
(c)光具有波動性(d)光具有粒子性
6、若用頻率為?（波長為?）的單色光照射逸出功為a的某金屬，發(fā)生 了光電效應(yīng)，其愛因斯坦光電效應(yīng)方程為：（）
h?12hc12?mvm?a?mvm?ac2?2（a）(b)
h?12hc12?mvm?a?mvm?ac2?2(c)(d)
二、簡答題
1、什么是光的波粒二象性？波動性和粒子性如何表現(xiàn)？
第1頁
三、填空題
1、已知地球跟金星的大小差不多，金星的平均溫度約為773 k，地球的平均溫度約為293 k。若把它們看作是理想黑體，這兩個星體向空間輻射的能量之比為。
?1m?s。
4、動能為1.0 ev的電子的德布羅意波的波長為。
5、測定核的某一確定狀態(tài)的能量不準(zhǔn)確量為1ev，則這個狀態(tài)的最短壽命是秒。
6、氦氖激光器所發(fā)紅光波長? = 632.8 nm，譜線寬度??=10-9 nm，當(dāng)這種光子沿x方向傳播時，它的x坐標(biāo)的不確定量是。
四、計(jì)算題
1、金屬鉀的逸出功為2.00ev，求：
（1）光電效應(yīng)的紅限頻率和紅限波長；（2）如果入射光波長為300nm，求遏止電壓。
2、假定對某個粒子動量的測定可精確到千分之一，試確定這個粒子位置的最小不確定量。
（1）該粒子質(zhì)量為5×10-3kg，以2m·s-1的速度運(yùn)動；
（2）該粒子是速度為1.8×108m·s-1的電子。
位置的不確定量為0.10 ?m，求其速率的不確定量。
中國科學(xué)院大學(xué)量子物理中科大量子力學(xué)篇三
讀后感 丨 上帝擲骰子嗎?量子物理史話
本周看了《上帝擲骰子嗎?量子物理史話》一書。
講道理，我現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)書不能瞎讀。啥叫會潤物細(xì)無聲的提升我的文字功底和藝術(shù)情操啊。其實(shí)這就是屁話。讀書的目的還是在于知識的獲取和知識的變現(xiàn)。也就是說，讀一本雜物，只能起到消磨時間的作用，因?yàn)槟阋膊粫ビ涀∑渲械那楣?jié)、文字技巧之類的。
書中寫了量子物理的發(fā)展史，通過詼諧的風(fēng)格，把本身距離我們很遙遠(yuǎn)的天才物理學(xué)家們，寫出了其骨肉，讓人感覺他們從書本中走了出來，成為了一個立體的人，而不是中學(xué)物理書中的照片，那個給學(xué)生們制造無數(shù)作業(yè)的照片。
整體知識用并不繁雜的解釋介紹了其意義和影響力，相對來說比較通俗易懂，但實(shí)際對除了物理學(xué)家的普通人來說，都是讀過就忘的公式體系和意義。相反，其獲得的諾貝爾獎和帶來的社會變革，倒是讓人對其有了新的認(rèn)知。相比來說，量子物理學(xué)還是更加適用于對宇宙的探索。但是宇宙真的太大了，也不知道出了地球后，會不會所有現(xiàn)在人類擁有的知識體系都會被推翻。
對于人物生平的描寫是非常生動的。立體展現(xiàn)了科學(xué)家也是會暴怒、也是會痛苦、也是會色情等等。人嘛，總是逃不出這些東西。所以像我這樣的普通人，活了28年后已經(jīng)明白，在不傷害別人的情況下去取悅自己，怎么樣都是不過分的。
從我開始學(xué)習(xí)理財(cái)開始，見識了太多金融方向偉大的發(fā)明和創(chuàng)造。pe、pb、roe、四分衛(wèi)、分位點(diǎn)....感覺天才為了自己方便而創(chuàng)造的工具真的太神奇了！
小時候總想征服世界，把世界踩在腳下之類的，真的是電視劇看太多了。直到現(xiàn)在認(rèn)知的越多越感覺和天才之間的差距。
但我也不會因此有任何自卑感了。認(rèn)清自己我很重要。
天才負(fù)責(zé)創(chuàng)造，我去學(xué)習(xí)天才的創(chuàng)造并融會貫通一部分，就足夠我打敗身邊的人了！
就像一群人遇到熊，你不需要跑的比熊快，只需要比別人快就行了。
只需如此，我就可以一直生活在“狂歡”之中了！
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