創(chuàng)建量子論的大師們

賀　群

微觀與宏觀本來就是兩個截然不同的世界，電子、原子以及更小的粒子，它們是不能被直接感知的。在物理學(xué)的實驗與研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)經(jīng)典物理學(xué)的一些理論在微觀世界中是不適用的。如牛頓力學(xué)認(rèn)為，物體“在某個時間，一定在某個位置”，就不能適用于微觀世界。于是在20世紀(jì)初，世界上一批大師級物理學(xué)家們就開始向微觀世界進軍，他們?yōu)榱孔诱摰慕ⅲ鞒隽司薮蟮呢暙I。

馬克斯·普朗克(1858—1947)是德國理論物理學(xué)家，獲1918年諾貝爾物理學(xué)獎。普朗克在大學(xué)畢業(yè)前后，就開始熱衷于熱輻射問題的研究。1900年10月19日，普朗克在德國物理學(xué)會的一次會議上，提出了著名的“普朗克公式”，他放棄了傳統(tǒng)的物質(zhì)運動絕對連續(xù)的觀念，提出輻射過程不是連續(xù)的，而是以最小份量，一小“包”一小“包”地放射或吸收，這個最小能量單位就叫“能量子”。當(dāng)年 12月14日，普朗克將量子假說呈報德國物理學(xué)會。這一天被認(rèn)為是量子論的誕生日，也是原子物理的誕生日。

尼克斯·玻爾(1885—1962)是丹麥物理學(xué)家，獲1922年諾貝爾物理學(xué)獎。玻爾少年時代大智若愚，到高中后智力優(yōu)勢才逐漸顯露出來。玻爾主要貢獻在于研究原子結(jié)構(gòu)和原子輻射。原子結(jié)構(gòu)模型最早是由英國物理學(xué)家湯姆森(1856—1940，1906年獲諾貝爾物理學(xué)獎)提出的，湯姆森的學(xué)生盧瑟福(1871—1937，英國物理學(xué)家，1908年獲諾貝爾化學(xué)獎)對湯姆森的模型進行了改進。玻爾是盧瑟福的學(xué)生，玻爾在論文中大膽摒棄了牛頓和麥克斯韋以來的經(jīng)典物理學(xué)理論，啟用了普朗克的量子概念來解釋有核原子模型，終于解開了原子結(jié)構(gòu)之謎，打開了微觀物理學(xué)的大門，原子物理學(xué)、原子核物理學(xué)從此誕生。

路易斯·德布羅意(1892—1987)是法國物理學(xué)家，獲1929年諾貝爾物理學(xué)獎。在第一次世界大戰(zhàn)后提出假說：所有運動著的物體都具有波動性質(zhì)。微觀粒子同時具有波動性和粒子性(即波粒二象性)。

維爾納·海森堡(1901—1976)是德國理論物理學(xué)家，獲1932年諾貝爾物理學(xué)獎。 1927年，海森堡提出了著名的“不確定原理”。他指出，一個人不可能同時精確地測到一個電子的位置和動量；對其中一個測得越精確，則另一個就越不確定。

奧地利物理學(xué)家薛定諤(1887—1961，獲 1933年諾貝爾物理學(xué)獎)引進了波函數(shù)概念，并給出描述微觀粒子變化的“薛定諤方程”。英國物理學(xué)家狄拉克(1902—1984，獲1933年諾貝爾物理學(xué)獎)也提出一個方程，這個方程與薛定諤方程不同，而與愛因斯坦的相對論一致，從而有效地完成了經(jīng)典量子論的創(chuàng)建工作。

1932年，數(shù)學(xué)家馮·諾依曼(1903—1957)出版了《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》專著，成為這一時期量子論研究的經(jīng)典總結(jié)，他所用的方法，就是數(shù)字中的泛函分析。