经过科学家100多年接力,人类终于了解了4.9%的宇宙( 六 )

在1925年受邀讲述德布罗意关于波粒二象性的论文后,时任苏黎世大学教授的薛定谔(Erwin Schr?dinger,1887-1961)旋即于当年底到次年初建立了一个非相对论性的波动方程,即著名的薛定谔方程,并于1926年上半年完成了他所谓的波动力学的创建。因为1920年代物理学界对矩阵这一工具尚不熟悉,所以基于波函数(wave function)与偏微分运算的薛定谔方程甫一诞生,便受到了当时物理学家们的热烈赞赏。同年,在研究了 海森堡等人建立的矩阵力学之后,薛定谔证明了矩阵力学与波动力学的等价性。

至此,在以海森堡与薛定谔等人为主要代表的诸多物理学家的协同努力下,量子理论的内在逻辑与图景就得以清晰地展现在世人面前;早期量子理论(或叫旧量子理论)终于“跃迁”到了一个新的阶段,所谓现代量子力学宣告诞生。

经过科学家100多年接力,人类终于了解了4.9%的宇宙

图3:薛定谔墓碑上镌刻着以他命字命名的方程。

薛定谔方程刚被提出之时,人们尚不清楚波函数的本质到底是什 么。 1926 年,玻恩提出了波函数的概率诠释 (玻恩定则),它宣称波函数是一种概率波幅,其模方代表粒子出现在某处的概率密度,且其在全空间的积分是归一化的。1927年,在受聘于玻尔研究所与玻尔合作期间,海森堡提出了不确定性原理(uncertainty principle);而玻尔把波粒二象性与不确定性原理所反映的精神统归为互补原理(complementarity principle)。在这些观念的基础之上,以玻尔与海森堡等人为代表的物理学家对困扰人们已久的量子力学中的诸多新奇现象与问题,逐渐形成了一套自洽的看法,称为哥本哈根诠释 (Copenhagen interpretation)。 其主要包括:

推荐阅读