2020年2月23日 星期日

第五屆索爾維會議 愛因斯坦相對論 vs 玻爾量子力學 爭論的你死我活! 量子力學(20)

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20世紀初,物理學界誕生了影響至今的兩大理論,這兩個門派,一個是愛因斯坦的相對論學派,另一個是量子力學由玻爾領導的哥本哈根學派。
哥本哈根學派參戰方:
玻爾、海森堡、泡利、玻恩

愛因斯坦一派參戰方
愛因斯坦、德布羅意、薛定諤

看戲群眾
實驗物理學家代表:康普頓、居里夫人、布拉格等

公正人
量子論創始人:馬克斯·卡爾·恩斯特·路德維希·普朗克(德語:Max Karl Ernst Ludwig Planck,1858年4月23日-1947年10月4日)
1900年普朗克 (Planck)發表了量子假說,掀開了物理學發展新的序幕,標誌著物理學由經典物理學向現代物理學轉變,作為量子論的創始人,普朗克(Planck)為量子力學的創立奠定了基礎,而同時普朗克也對愛因斯坦讚賞有加。作為一名德高望重的長者,69歲的普朗克(Planck)出席此次會議則起到了一定的公正作用,有他坐陣兩方最起碼不會打起來,只敢打嘴砲而已

主持人
理論物理學大宗師:亨德里克·安東·勞侖茲荷蘭語Hendrik Antoon Lorentz,1853年7月18日-1928年2月4日)
第一代理論物理學家的領袖, 他填補了經典電磁場理論與相對論之間的鴻溝,是經典物理和近代物理間的一位承上啟下式的科學巨擘,勞侖茲(Lorentz)提出的勞侖茲變換經過愛因斯坦導出之後, 成為相對論最基本的關係式,狹義相對論的運動學結論和時空性質,如同時性的相對性、長度收縮、時間延緩、速度變換公式、相對論多普勒效應等都可以從勞侖茲變換中直接得出。勞侖茲(Lorentz)作為此次會議的主持人,也保證了此次會議的含金量。

對決過程
第一輪:
德布羅意說:粒子是波場中的一個奇異點波引導著粒子運動

泡利狠狠批評這個理論舉出一系列實驗結果反駁德布羅意德布羅意被迫放棄自己的觀點
  • 結果:哥本哈根學派勝利
第二輪:

薛定諤又搬出了自己的「電子云」理論,薛定諤認為波函數本身代表一個物理實在的可觀測量,電子的確在空間中實際地如波般擴散開去,例如電子的波函數和電子的電荷相乘,就代表了電子的電荷在空間中的實際分佈。
海森堡認為波函數本身是個不可觀測量,波函數的平方代表粒子在空間某點出現的機率,電子本身不會像波那樣擴展開去,只是它在空間出現的機率像一個波,如果波函數代表了電子的電荷在空間中的實際分佈,那麼電子云就像一團霧一樣。聽起來不太合理。

海森堡的連續進攻讓薛定諤最後只能選擇棄械投降。
  • 在此次對決中,薛定諤啞口無言。哥本哈根學派成功實現了雙殺
第三輪

無將可派的愛因斯坦與哥本哈根學派的掌門人玻爾在會議上展開了精彩的對決,兩位物理史上的大師在此次會議上展開的爭論將會議掀至高潮。第五屆索爾維會議很快變成了專屬於玻爾和愛因斯坦的決鬥。

愛因斯坦提出了一個模型:一個電子通過一個小孔得到衍射圖像。愛因斯坦指出,目前存在着兩種觀點,1.這裡沒有一個電子,只有一團電子雲,它是一個空間中真實存在的,為德布羅意-薛定諤波所描述。2.的確有一個電子,但是它是「幾率分佈」的,這個波只是描述了電子在空間中的機率

愛因斯坦非常反對哥本哈根學派所作出的波函數的詮釋、不確定性原理以及互補原理等觀點。在愛因斯坦看來,電子的這種「自由意志」行為是違反他的因果律的,
愛因斯坦承認,第2個觀點是比第1個觀點更加完備的,因為它包含了第1個觀點。儘管如此,愛因斯坦仍說,他不得不反對第2個對觀,因為這種隨機性,同一個過程會產生許多不同的結果,這樣一來,電子可以一瞬間出現在許多區域的感應屏上,這似乎暗示了一種超距作用,超距作用就是超越光速,違背愛因斯坦的相對論。

然而玻爾舉出實證,不但證明了這個模型是符合量子力學的,還畫出一幅實驗示意圖,表明這個實驗仍然符合量子力學的特性,玻爾的反擊讓愛因斯坦無法反駁。
在此次會議的論戰中,玻爾領導的哥本哈根學派取得了完全的勝利,但愛因斯坦仍然堅持自己的觀點,不肯承認他輸了
由此掀開了第六屆索爾維會議的序幕,沒錯,再干一輪!

下一集要講第六屆索爾維會議


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