8.1 历史概述

玻尔的量子理论尽管取得了不少令人惊奇的成果，但也遇到严重困难。困难之一是它面临着一系列解决不了的问题，例如，它无法解释氦原子光谱，也无法对诸如反常塞曼效应一类新现象作出令人满意的说明；困难之二是内在的不协调。例如，对应原理的应用往往因人因事而异，没有统一规则。有人曾这样形容当时物理学界的处境：星期一、三、五用辐射的经典理论；而在星期二、四、六则应用辐射的量子理论。这确实反映了当时物理学的混乱情况，需要重新认识电子的行为，建立新的概念，对玻尔理论作进一步的改造。

1924年泡利（W.Pauli）提出不相容原理。这个原理促使乌伦贝克（G.E.Uhlenbeck）和高斯密特（S.A.Goudsmit）在 1925 年提出电子自旋的假设，从而使长期得不到解释的光谱精细结构、反常塞曼效应和斯特恩-盖拉赫实验等难题迎刃而解。正好在这个时候，海森伯创立了矩阵力学，使量子理论登上了一个新的台阶。

1923 年德布罗意提出物质波假设，导致了薛定谔在 1926 年以波动方程的形式建立新的量子理论。不久薛定谔证明，这两种量子理论是完全等价的，只不过形式不同罢了。

1928 年狄拉克提出电子的相对论运动方程——狄拉克方程，奠定了相对论量子力学的基础。他把量子论与相对论结合在一起，很自然地解释了电子自旋和电子磁矩的存在，并预言了正负电子对的湮没与产生。后来又经海森伯、泡利等人的发展，形成了量子电动力学。1947 年，从实验发现了兰姆移位，与此同时，费因曼（R.P.Feynman,1918—1988）、施温格（J.Schwinger，1918—1994）和朝永振一郎（1906—1979）用重正化概念发展了量子电动力学。它从简单明确的基本假设出发，所得结果与实验高度精确地相符。

量子理论和相对论是现代物理学的两大基石。如果说相对论给我们提供了新的时空观，就可以说量子理论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。量子力学是描述微观物质世界的基本理论，揭示了微观物质世界的基本规律，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。而量子电动力学更进一步研究电磁场与带电粒子的相互作用，成为量子场论中最为精确的一个分支。

发布时间：2024/3/4 15:14:49  阅读次数：123