序
假如要推選數(shù)學學發(fā)展史上最偉大的這些年代,這么有兩個時期是一定會上榜的:17
世紀末和20世紀初。后者以牛頓《自然哲學之物理原理》的出版為標志,宣告了現(xiàn)代
精典數(shù)學學的即將成立;而前者則為我們帶來了相對論和量子論,并最徹底地推翻和
重建了整個數(shù)學學體系。所不同的是,明天當我們再談?wù)撈鹋ｎD的時代,心里更多的
早已只是對那段光輝時光的懷舊和緬懷;而相對論和量子論卻一直深深地影響和困惑
著我們至今,如同兩顆稚嫩的橄欖,嚼得越久,反倒愈發(fā)滋味無窮。
我在這兒先要給你們講的是量子論的故事。這個故事更像一個傳奇,由一個不起眼的
線索開始,曲徑通幽,逐漸地落櫻斑斕,亂花迷眼。正在沒個頭緒處,忽然間峰回路
轉(zhuǎn),天地寬廣,如河出伏流,一泄汪洋。但是還未來得及一覽景色,一晃又大起大
落,誤入白云深處不知歸路??量子熱學的發(fā)展史是數(shù)學學上最興奮人心的篇章之
一,我們會聽到化學大樓在大風大雨下旋即崩塌,卻又在熊熊烈焰中得到了洗禮和重
生。我們會看見最革命的思潮肆虐大地,帶來了讓人吃驚的電閃雷鳴,同時卻又突顯
出驚艷人心的美麗。我們會看見科學怎樣在荊棘和沼澤中艱辛地走來,卻愈發(fā)堅定了
對勝利的信念。
量子理論是一個復(fù)雜而又難解的謎團。她像一個神秘的少女,我們天天與她相見,卻
仍然難以揣測她的內(nèi)心世界。明天,我們的現(xiàn)代文明,從筆記本,電視,手機到核能,
航天,生物技術(shù),幾乎沒有那個領(lǐng)域不依賴于量子論。但量子論到底帶給了我們什
么?這個問題至今卻仍然無法回答。在自然哲學觀上,量子論帶給了我們前所未有的
沖擊和振動,甚至改變了整個化學世界的基本思想。它的觀念是這么地革命,乃至最
不保守的科學家都在潛意識里對它懷有深深的懼意?，F(xiàn)代文明的繁盛是理智的勝利,
而量子論無疑是理智的最高成就之一。并且它被賦于的力量太過強悍,因而有史以來
第一次,我們的理智在勝利中同時埋下了才能毀滅它自身的種子。因而量子論的奠基
人之一玻爾(NielsBohr)都要說:“如果誰不為量子論而倍感疑惑,那他就是沒有理
解量子論?！?span style="display:none">ajM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
掐指算來,量子論成立至今早已超過100年,但它的一些基本思想?yún)s始終不為普通的大
眾所熟知。這么,就讓我們再度回到那種偉大的年代,再度回顧一下那場史詩般壯觀
的革命,再度去游走于那驚濤狂濤之間,感受一下暈眩的覺得吧。我們的游艇就要出
發(fā)量子物理史話圖文版,當你倍感焦慮或則驚訝時,請勿必抓緊舷邊。但你們也要時刻記住,當初,化學
史上最偉大的天才們也走過同樣的航線,而她們的覺得,和我們是一模一樣的。
第一章黃金時代
一
我們的故事要從1887年的法國開始。坐落萊茵河里的卡爾斯魯厄是一座景色秀麗的城
市,在它的城中心,豎立著知名的18世紀的宮殿。郁郁蔥蔥的森林和溫暖的氣候也使
得這座小城成為了法國的一個旅游名勝。但是這種怡人的風景雖然沒有分散海因里希?
魯?shù)婪?赫茲(Hertz)的注意力:如今他正在卡爾斯魯厄?qū)W院的一間實
驗室里專心致志地撫弄他的儀器。那時侯,赫茲剛才30歲,似乎不會想到他將在科學
史上成為和他的老師赫耳姆霍茲()一樣鼎鼎有名的人物,不會
想到他將和卡爾?本茨(CarlBenz)一樣成為這個小城的驕傲。如今他的心思,只是完
完全全地飽含在他的那套裝置上。
赫茲的裝置在昨天看來是很簡單的:它的主要部份是一個電火花發(fā)生器,有兩個相隔
很近的小銅球作為電容。赫茲全神貫注地凝視著這兩個相對而視的銅球,之后合上了
電路開關(guān)。瞬間,電的魔力開始在這個簡單的系統(tǒng)里詮釋下來:無形的電壓穿過裝置
里的感應(yīng)線圈,并開始對銅球電容進行充電。赫茲冷冷地凝視著他的裝置,在心上面
想像著電容兩段電流不斷上升的情形。在熱學的領(lǐng)域攻讀了這么久,赫茲對自己的知
識是有充分信心的,他曉得,隨著電流的上升,很快兩個小球之間的空氣都會被擊
穿,之后整個系統(tǒng)都會產(chǎn)生一個高頻的振蕩回路(LC回路),而且,他如今想要觀察
的不是這個。
果然,過了一會兒量子物理史話圖文版,隨著細微的“啪”的一聲,一束美麗的金色電花爆開在兩個銅球
之間,整個系統(tǒng)產(chǎn)生了一個完整的回路,細小的電壓束在空氣中不停地搖動,盛開出
幽幽的螢光。
赫茲反倒更加緊張了,他盯住那串電火花,還有電火花后面的空氣,心上面想像了一
幅又一幅的圖景。他不是要看這個裝置怎樣形成火花漏電,他這個實驗的目的,是為
了求證那虛無縹緲的“電磁波”的存在。那是一種哪些樣的東西啊,它看不見,摸不
著,到那時為止誰也沒有見過,驗證過它的存在。而且,赫
