上帝会不会掷骰子-物质波蒙难记

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1、上帝会不会掷骰子——量子力学创立和发展的曲折道路　　开拓量子力学的先驱普朗克在经历了15年的徘徊，险些放弃他的量子假说。后来，他的继承者们在推进最子假说创立和发展量子力学中，却又遭到种种磨难。量子理论的成长道路，竟如此坎坷曲折。　　对爱因斯坦和玻尔的非难　　正当普朗克犹豫徘徊的年代，有两位尚未出名的年轻科学家，先后从不同的方面应用并发展了量子假说。然而，他们都遭到了非难。这两位青年科学家就是爱因斯坦和玻尔。爱因斯坦（A．Einstein，1879－1955）遭到的非难是带有“戏剧性”的。当爱因斯坦在1905年推广普朗克量子概念

2、，提出光量子假说并用以解释光电效应时，竟遭到普朗克本人的指责。他大声疾呼，爱因斯坦“失足”于量子论，背离经典物理学“走得太远了”。玻尔（NielsBohr，1885－1962）受到的非难是苛刻的。1913年秋，玻尔的论文《论原子和分子的结构》在英国的《哲学杂志》上全文发表了。在这篇论文中，玻尔把普朗克量子假说用于原子结构，提出了量子化轨道理论，用量子跃迁假说解释原子光变更的发射和吸收。玻尔的这一理论立即引起物理学界的“震惊”。一些物理学家认为这是对经典物理学的“亵渎和疯狂”。当年，在伯明翰召开的不列颠科学促进会会议上，物理学界

3、的“泰斗”们集中玻尔理论的半经典半量子的混合，直接质问玻尔，并进行了多方责难。当时，拉摩尔（S．J．Larmor，1857－1942）要求大名鼎鼎的物理学家瑞利（J．W．S．Rayleigh，1842－1919）对玻尔的理论发表意见。瑞利却抱着一种“超然”态度，未加可否。事后，他的儿子问他是否看过玻尔关于氢光谱的论文，他曾直捷了当地回答说，我虽然看过，但“它不合我的脾胃”。会上，汤姆逊（J．J．Thomson，1856－1940）明确表示怀疑，光谱学权威塞曼（P．Zeeman，1865－1943）则根本否定。虽然著名物理学家金

4、斯（J．H．Jeans，1877－1946）支持玻尔的理论，但仍然没有消除人们的怀疑和反对。　　当然，这种怀疑和反对与玻尔学说本身的弱点是相联系的。玻尔的理论最初曾非常成功地解释了氢和电离氮的线状光谱，但对原子光谱之表细结构及重原子的复杂结构，则无法解释。然而玻尔并没有因此而止步。他对整个理论在新的基础上进行了改造。量子论正是通过他而实现了从旧阶段到新阶段的过渡。而且，玻尔将毕生精力贡献量子理论，成为左右量子力学发展的哥本哈根学派的公认领袖。正如苏联理论物理学家福克在一首自由体诗中对玻尔所赞颂的那样：“您的丰功伟绩无穷无尽，谁

5、也无法诋毁，是您宣布了这一伟大理论，我们绝不允许他人诽谤捣鬼”　　物质波理论遭受的冷遇　　把量子论推向新阶段的大胆创新者之一，是法国年青科学家德布洛意（L．V．deBroglie）。他20岁那年，恰好是玻尔的量子论遭到责难的那年。在爱因斯坦和玻尔量子论的启示下，他毅然选择了荆棘丛生、壁垒顽固的辐射现象这一研究领域。后经十余年的研究，在分析光学理论发展状况的基础上，提出了自然界是对称的思想。他还根据实物粒子和光都具有质量和能量的共同特征，采用了类比方法，大胆假定实物粒子与光子具有同样属性，并进而由粒子的波动性和波动的粒子性，确定

6、了波粒二象性。这样，就把表面上分离的实物和光的粒子性与波动性统一起来，提出了物质波假说，建立了体现波粒二象性的公式即德布洛意公式。　　德布洛意有关物质波理论的三篇论文，于1923年9－10月份，先后发表在法国的《导报》期刊上。而更完善地阐述他的理论观点是在1924年所作的博士论文中。该文后来发表在1925年的《物理学年鉴》上。德布洛意的理论，在他之前没有任何直接实验证据的支持，这使得他的理论注定要经历艰难。正是在实验上德布洛意理论首先受到了阻难。他在写博士论文时要求对其物质波理论进行实验，但无人支持。后来虽然找到他的长兄莫里斯

7、．德布洛意，认为实验可以进行，而向实验室的道威里耶先生建议，以期用电子进行实验获得衍射或干涉现象，可是并没有按他的建议进行实验，以致得了了完全否定的实验结果。对此，在1973年11月16日，道威里耶给梅迪卡斯的信中说明了真相，加顾当时他几乎不相信这些波的存在，并指出：“当时无论莫里斯．德布洛意，还是朗之万，或佩兰对于德布洛意在他们实验室里进行这种实验都不理睬，没有任何人相信这种实验”。至于物质波理论本身当时也受到了非难。1924年11月，在巴黎大学进行博士论文答辩时，论文评审委员会主持人佩兰，对德布洛意的论文全然不肯表态。洛伦

8、兹断言德布洛意是“误入了歧途”。甚至“在老一辈物理学家看来，这样想法是极其荒谬的”。加之，法国《报导》杂志在欧洲发行量不大，读者看时多不注意，德布洛意当时在原子物理学界又有好争论之名，故他的物质波理论没有为众人所知。只是由于他的导师朗之万热情洋溢地向爱因斯坦推荐德布洛意的论文