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科學報 科學文摘 宇宙

人類歷史最非凡也最具爭議的物理理論,或許是對微觀世界最好描述


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更新日期:2024731
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20世紀20年代關於原子內部結構的描述,出現了以波爾為首的激進派和愛因斯坦為首的保守派之間的爭論。1925年,一封信郵寄到愛因斯坦辦公桌上,那是來自物理學天堂的福音,終於有了一種新方法能描述原子的內部世界,該方法能被保守派所接受和信任。愛因斯坦欣喜若狂,他告訴朋友宇宙如何運轉的面紗終於被揭開了。

那封信裏裝的是一位年輕法國人的博士論文,在其背後有著一個不平凡的故事!

第一次世界大戰期間,一名年輕的法國學生在埃菲爾鐵塔的頂部當無線電操作員,他的名字就是普林斯路易德布羅意,他是法國貴族但致力於物理學研究,他是如此的富有以至於在香榭麗舍大街建造自己的實驗室。

戰爭結束後,德布羅意被神秘而充滿爭議的原子所吸引,而戰時的無線電操作員的經驗給了他一個巧妙的想法,也許無線電波可以解釋原子。雖然無形,但無線電波的傳播方式像水波,就像漣漪擴散穿越整個池塘。

無線電波符合數學方程,因此,德布羅意在他的博士論文中建議,使用一種無線電波來推動原子周圍的電子,他稱那是試驗性波,這種試驗性波將把電子牢牢地鎖定在其軌道上,原子也不會塌陷,而波爾所提出瞬間的量子躍遷(電子能瞬間從一層躍遷到另外一層)並不存在,至於我們熟悉的波浪形式,原子的周圍都是波!

愛因斯坦和保守派相信,他們已經將波爾和其瘋狂的所謂量子躍遷的原子科學送上了絞索,但波爾並不是那種輕易被擊倒而放棄的人,盡管他已經成功的使用其革命性的新理論解釋了氫原子的光譜,但並沒有像愛因斯坦那樣得到全世界的認可,但在他的祖國丹麥,他的理論已足夠使他成為公眾人物。

1916年,波爾回到哥本哈根,受到了英雄般的歡迎,他得到的名人地位意味著能輕易的獲得大量研究資金,他也建立了自己的新研究所,得以揭開原子的秘密。

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波爾的激進式科研聲譽吸引了許多年輕的雄心勃勃的物理學家來到哥本哈根,他們都強烈渴望能參與波爾創新的新理論以擁有一席之地而流芳百世,後來,新理論被稱之為“量子力學”!

1924年,波爾不顧愛因斯坦和德布羅意對原子的傳統解釋,宣布了革命性的理論,量子力學,該理論以量子躍遷為基礎,那是人類歷史最非凡的理論,同時也是最具爭議性的理論。

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