《爱因斯坦光盒》PPT课件.ppt

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1、爱因斯坦光盒爱因斯坦和玻尔在关于量子力学上的争论是本世纪物理学发展史上最重要的事件之一.1927年九月，在意大利科摩(Como)召开了一次纪念义大利科学家 伏打(1745-1827)逝世一百周年会议，许多世界知名科学家应邀参加．玻尔在会议中首度公开地演讲他的互补原理(complementary principle)． 玻尔 采用了大量的哲学语言来阐释互补原理，使大家感到震惊与困惑!当时大多数人对于测不准关系及互补原理的深刻内涵还不大明了.爱因斯坦 并未参加科摩会议， 这还是他首次听到 玻尔 亲自阐述互补原理和对量子力学的诠释．爱因斯坦 一直对量子力

2、学的机率解释感到不满， 他曾在写给 玻尔 的信中提到:「量子力学虽然令人赞叹，但在我的心中有个声音告诉我， 它还不是那真实的东西……我无论如何不相信上帝会在掷骰子!」因此人们急切地想知道 爱因斯坦 对玻尔观点的反应．爱因斯坦起来发言，表示赞同量子力学的系综(ensemble)机率解释． 德布罗意-薛定谔波不是代表单个粒子，而是代表分布在空间中的一个粒子系综． 理论所提供的信息是关于这个过程的系综的，因此不赞成量子力学是描述单一过程的完备理论．爱因斯坦的发言立即激起了与会学者的热烈讨论.二人都试图说服对方,可又都非常坚决的坚持自己的观点.最后谁都不

3、能将对方说服.三年后，第六届的索尔维会议开幕了．这次 爱因斯坦 经过了三年的深思熟虑，想到了一个实验.他在黑板上画了一个盒子，盒上有一个小孔H，H可由快门S来启闭． 快门则由盒中的时钟机械置来控制，小盒的重量是可以测量的．盒中装有一些辐射物质． 可以调节快门使得刚好放出一个粒子之后就关闭． 透过时钟，可以精确的量出粒子放出的时间．另外，测量粒子放出后盒子的重量， 也可以知道粒子的质量．经由E=mc2的关系式，能量也可以准确地计算出来． 于是违反了>E>t≠h/2 π的测不准关系．这就是著名的 爱因斯坦 光盒(Einstein's box)实验．由于

4、实验根本不涉及观测仪器的问题，根本没有外来粒子会改变粒子的运动． 所以测不准关系破灭了，因果律和准确性都恢复了．一场新的论战剧性的展开了．　　这会儿 玻尔 遇到了严重的挑战，无法马上找到问题的答案．他喃喃地说，如果 爱因斯坦 是对的，那物理学就完了．他和他的同事一夜未眠，检查实验的每一个细节，想要找出 爱因斯坦 到底错在那里． 经过通宵的奋战之后，玻尔 终于找出了反驳 爱因斯坦 的办法第二天，玻尔也在黑板上画了一个草图．给出量称小盒重量的方法． 他用弹簧把小盒吊起来．盒上有一指针，可以沿固定在支架上的标尺移动． 这样就可以读出小盒在粒子跑出前后

5、的重量了．玻尔 请大家回忆 爱因斯坦 的广义相对论中的等效原理． 当时钟在重力场中发生位移时，它的快慢会发生变化．当粒子跑出盒子而导致盒子重量变化时， 盒子将在重力场中移动一段距离．这样子读出的时间也会有所改变，因而导出测不准关系． 这是广义相对论中著名的红位移公式：>T=T△φ/c2？　　公式表示一个在重力场中移动的时钟，在移过一个位势差 △φ时在时间T内时钟快慢的改变． 玻尔随即用红位移公式导出了测不准关系．爱因斯坦 不得不承认 玻尔 的推论是无懈可击的!他自己在设计这个理想实验的时候， 居然没有考虑到广义相对论的效应，实为一大疏忽，真是遗

6、憾!玻尔 用 爱因斯坦 的相对论驳倒了他本人,取得了胜利因为量子力学本身不能证明机率特性是微观粒子本身的属性。爱因斯坦 失败了，但是并没有被说服．相反的，由于 爱因斯坦 坚持他的信念， 而把论战提升到更高的境界．并在物理学及哲学上产生许多新的问题．参考:量子力学学习网谢谢观看周立(0310311)周建贞(0310310)雪之烨(0310304)(不参加演讲)