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1 # 科普作家張軒中
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2 # 三班四班
19世紀初,道爾頓提出原子的概念,認為原子是分子的組成部分,用原子的概念解釋了為什麼不同元素總是呈整數倍反應,即倍比定律(law of multiple proportions);也解釋了為什麼某些氣體比另外一些更容易溶於水。他提出每一種元素只包含唯一一種原子,而這些原子相互結合起來就形成了化合物。
19世紀末,湯姆孫發現電子,因為之前就知道了原子是電中性的,所以原子中必然有帶正電的物質,這些正電物質電荷量的絕對值與電子的相等,這樣才能解釋為何原子不呈現電性。原子結構如何,這自然成為一個重要問題。於是湯姆孫給出了一個原子模型,湯姆孫認為,原子就像一個西瓜,西瓜瓤比作正電物質,電子就類似於西瓜籽鑲嵌在正電物質之中(所謂的麵包布丁模型)。
湯姆孫的學生,來自紐西蘭的盧瑟福透過α粒子散射實驗提出一個更接近實際的原子結構模型——有核模型,帶正電的物質不是瀰漫狀態而是緻密的佔據體積很小的物質,叫做原子核,電子繞著原子核高速旋轉。並且根據這個模型,準確地計算出散射角,估測出原子核的直徑為10^-15米。
然而,這個模型與經典的電磁理論存在不可調和的深刻矛盾:按照經典的電磁理論,電子繞核作圓周運動,必然會不斷地發射電磁波,原子能量不斷減小,原子發光光譜是連續的,軌道半徑連續減小,電子在極短暫的時間裡就會墜落在原子核上,從而造成原子坍塌,這個世界就會在極其短暫的時間內,體積迅速變為原來的千萬億分之一!
至此,拯救理論物理世界的任務落到盧瑟福學生的身上,這位學生,就是後來大名鼎鼎的玻爾(Niels Henrik David Bohr)。玻爾受到愛因斯坦和普朗克的啟發,1913年提出了玻爾模型,在這個模型中,主體框架仍然是盧瑟福的,透過三條假設——軌道量子化,躍遷假設和能量量子化,對原子結構模型給出了一個量子化的自圓其說。
為何叫做自圓其說呢?玻爾的假設充分展示出他的綏靖大師的調和協同本領:
經典理論:按照有核模型原子不穩定!玻爾:我尊重事實——原子本來穩定呀;
經典理論:咋穩定了,電子加速要輻射能量!玻爾:我就假設雖然電子有加速度但就不輻射能量!
經典理論:輻射的能量是連續的,因此軌道也是連續變化的!玻爾:假設躍遷,電子只能在某些特定軌道上執行!什麼?電子如何從一條軌道跑到另一軌道的?天曉得!
因此按照現代的量子物理理論,玻爾的模型只能是一個粗糙的,與經典理論若即若離的過渡理論。
玻爾的偉大之處,不僅僅在於他是一位早期量子論的建立者之一,而在於他是一位偉大的教育家,在他身旁,聚集了當時最了不起的一大批年輕的物理學家,他的學生玻恩,狄拉克,海森堡和玻爾一道提出了量子論的哥本哈根詮釋,正是這個詮釋,造成了對世界的巨大沖擊,其漣漪至今仍在延續著。這個著名的哥本哈根詮釋的主要思想是:微觀世界的描述是非決定性的,是機率的。薛定諤的那隻可憐的貓,就說明了這一點。因此他的影響,絕不侷限於物理學領域,而且擴充套件到整個人類社會,對人類的哲學思想給予了極其豐富的補充。
啥叫決定性的?歷史上有一位法國大物理學家叫拉普拉斯,1814年拉普拉斯提出一個假設,假定如果有一個智慧生物能確定從最大天體到最輕原子的運動的現時狀態,就能按照力學規律推算出整個宇宙的過去狀態和未來狀態。後人把他所假定的智慧生物稱為拉普拉斯妖。這個假設,就是決定論思想最充分的寫照。然而玻爾的哥本哈根詮釋,徹底終結了這個美好的願望。
人類對物質世界的認識,是無止境的,科學是無止境的。但是科學理論的創立和發展,並不是簡單粗暴地——“推翻”——舊理論,而是把舊理論的合理核心保留下來,作為新理論的一種近似。因此真正的科學理論,具有向下相容的優秀品質。只有那些民科大神,才動輒推翻牛頓,打倒愛因斯坦。事實上,愛因斯坦的理論,就包含了牛頓的經典力學。說玻爾是一位了不起的綏靖大師,意義就在此。
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3 # 量子小飛豬
1、用對應原理推匯出氫原子的能級公式
氫原子核外電子軌道的半徑設電子處於第n條軌道,軌道半徑為r,根據玻爾理論的角動量量子化假設得mνr= n=1,2,3…… (1)電子繞原子核作圓周運動時,由電子和原子核之間的庫侖力來提供向心力,所以有 (2)由(1)(2)式可得 n=1,2,3……當n=1時,第一條軌道的半徑為其他可能的軌道半徑為r1,4r1 ,9r1 , 16r1 , 25r1 …2、建立了哥本哈根學派與玻爾量子物理研究所
玻爾的偉大之處,不僅僅在於他是一位早期量子論的建立者之一,而在於他是一位偉大的教育家,在他身旁,聚集了當時最了不起的一大批年輕的物理學家,他的學生玻恩,狄拉克,海森堡和玻爾一道提出了量子論的哥本哈根詮釋,正是這個詮釋,造成了對世界的巨大沖擊,其漣漪至今仍在延續著。這個著名的哥本哈根詮釋的主要思想是:微觀世界的描述是非決定性的,是機率的。薛定諤的那隻可憐的貓,就說明了這一點。因此他的影響,絕不侷限於物理學領域,而且擴充套件到整個人類社會,對人類的哲學思想給予了極其豐富的補充。
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4 # 東方易達安成
玻爾對量子力學的貢獻,對我的啟示和教益很大! 今天,我就把一項大喜事,分享給大家,到時,我們共同歡聚! 中國基礎科學研究大發現! 科學研究發展,有捷徑!西方基礎難進行 .東方科學開啟程 科學的向前發展,不是一個思維模式下,走到底,就能完成的!而是,古、今、中、外的綜合利用,在客觀的唯物辯證法的思想總領下,在正確宇宙觀思想的指導下,在科學世界觀的正確方向上,在改革、創新的新思維模式下,薈聚智慧、薈聚能力、薈聚精英,來共同完成的! 目前,我們已經有了三大理論支柱: 愛因斯坦的相對論,加上玻爾創新的量子力學論,再加上東方新建立的三性層理點體論,構成了宇宙統一大理論的三根支柱,形成了《宇宙物質全性學》,這門全新總體科學!一套完的系統理論大體系! 這門大科學,是自然科學、社會科學以及尚未命名的一切科學總綱! 這門大科學,能夠圓滿地解釋:宇宙的來源?物質的本質?生命來源?以及人類如何最佳化、向更高層次發展和奮鬥! 這門大科學,可以解決目前科技界,讓眾多科學家,困繞多年的大問題: A.暗能量物質是什麼?他具有什麼樣的性質和規律! B.整體大宇宙的框架是怎樣的!我們的地球處在,大宇宙中,是什麼層次! C.我們目前科學定律和規律,都具有相對性!只能,在特定的範圍內適應!等等,許多基礎科學的世界前沿問題,可能得到解決! 總而言之,有了絕對真理和規律,就能,多、快、好、省地發現和掌握,更多的相對真理和規律! 目前,正在和國家有關部門協商!讓我們共同期待,中華民族基礎科學的大復興!
回覆列表
玻爾對量子力學的貢獻主要有兩點:
1。用對應原理推匯出氫原子的能級公式
當時在實驗上已經發現了氫原子的光譜線的波長滿足一個所謂的巴爾末公式,這是一個有趣的發現,但是為什麼會滿足這個公式,確實人們無法解釋的,這就好像開普勒發現了行星運動三定律,但為什麼會這樣——這需要牛頓萬有引力定理來解釋。而玻爾在對氫原子光譜線的巴爾末公式也類似於做了牛頓那樣的工作(當然只能說是接近牛頓,畢竟玻爾的對應原理太粗糙,真正精確的工作應該是海森堡的矩陣力學)。
玻爾的對應原理的基本思想是把電子繞原子核的圓周運動的頻率與發出的光子的頻率對應起來。根據這一思想,他創造性地使用了差分在大量子數的情況下近似為微分的思想,獨立地求出了氫原子的能級公式:能級與量子數n的平方成反比。
這個工作當然是很驚人的,因為他把兩個不相關的物理物件聯絡在一起:電子與光子被認為是同一個事情的兩個側面。
2。建立了哥本哈根學派與玻爾量子物理研究所
玻爾從英國劍橋回到他的祖國丹麥以後,在嘉士伯啤酒集團的資金支援下,建立了玻爾量子物理研究所。這個研究所後來聚集了一大批青年才俊,比如海森堡與泡利,狄拉克與蓋莫夫,形成了一個學派,歷史上稱為哥本哈根學派。哥本哈根學派對量子力學的詮釋成為學術正統,在量子力學江湖上這個學派地位猶如泰山北斗。