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第二十七章 相对论和量子论(2)
的变化。quot;然而,当他在《国家科学院院刊》(9:350-362)上发表的另一篇文章中却说:quot;目前的衍射量子概念绝没有冲击quot;经典波动理论。爱因斯坦终于看到了自己的观念得到了证实,他宣布,现在有两种不同的光本性理论:波动性和粒子性,quot;二者都是不可缺少的,而且人们必须承认,它们没有任何逻辑联系,尽管二十年来,理论物理学家作了巨大的努力(试图找到某种联系)。quot;

    大约在同一时期,L.德布罗意在康普顿成就的鼓舞和启发下,提出了物质波的概念。在1923年发表的论文中,他引用了quot;康普顿的最新结果quot;,以及光电效应和玻尔理论作为他确信波粒二象性的理由,他宣布,爱因斯坦的光量子概念是quot;绝对普适的quot;。爱因斯坦,玻尔以及康普顿的工作启发他接受了quot;光量子的客观实在性quot;。

    德布罗意没有从物理意义上阐述光的波粒二象性,但他坚信这种二象性是自然界的普遍特性,即使普通物质(如电子)也是同时具有粒子性和波动性,这一革命性的概念是德布罗意在他的博士论文中(1924年11月25日提交)首次建立的,而后,爱因斯坦对它作了进一步的发展。值得指出的是,正是爱因斯坦的工作引起了薛定谔对物质波的重视(见惠顿1983)。美国科学家戴维逊和革末以及英国的G.P.汤姆森(J.J.汤姆森之子)所作的实验证实了德布罗意的假说。而更为重要的是,它是新量子力学的前奏,而量子力学是与薛定谔和海森伯的名字联系在一起的(见克莱因1964;雅莫尔1966;拉曼和福曼1969;斯图威尔1975,以及米勒1984)。这一新的科学革命(特别是在M.玻恩引进了几率波的概念之后)的伟大意义在于,量子力学在20世纪后半叶成为物理学和自然科学的核心内容。

    科学史上有这样一个众所周知的事实,从20年代开始,爱因斯坦拒绝接受量子力学,认为它不过是对自然界的quot;权宜quot;性说明,从而使得爱因斯坦与整个物理学界产生了分歧。爱因斯坦反对的主要观点是,新物理学引进几率思想作为它的基础缺乏经典的因果性和确定性,以及由此导致的描述自然界的不完备性(这似乎是完全对他本人而言)。尽管如此,爱因斯坦认识到量子力学是物理学发展的一大进步,虽然它是一个权宜性的假说。他向诺贝尔评奖委员会推荐量子力学的共同创建者薛定谔和海森伯为候选人(见佩斯1982,515)。耐人寻味的是,爱因斯坦本人曾对量子力学的统计学基础做出了重要贡献。

    量子力学革命,或第二次量子革命的历史,以及它从潜在的革命性到理论革命到科学革命阶段的迅速转变,很自然成了本书一章的研究主题。量子力学对物理学发展的革命意义在过去的半个世纪中表现得已经很明显。这些发展对科学和思维方式的重要性,近几十年几乎任何一本科学哲学著作都对它作了深入阐述(见玻恩1949;戴维斯1980;费困曼1965;雅莫尔1974和苏帕尔1977)。

    古典量子论的最后堡垒

    在本章结束之前,我们介绍一个严肃的插曲,它能够说明爱因斯坦光量子概念的真正革命性质。1924年,也就是康普顿宣布康普顿效应的发现一年之后,玻尔(同;自由辐射场quot;,也就是光或其它电子辐射在空间的量子化问题。爱因斯坦1905年的论文发表后的二十年间,玻尔和许多物理学家一样,他们虽然接受了量子论,但只承认光在辐射和吸收时的量子化,而不是光本身的量子化。他们必须记住,大量实验(包括干涉实验和衍射实验)以似乎无懈可击的证据证明了光的连续波动传播。

    玻尔-克拉摩-斯拉特假说是玻
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