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| 《薛定谔讲演录》,(奥地利)埃尔温·薛定谔著,范岱年、胡新和译,北京大学出版社出版。 |
埃尔温·薛定谔是20世纪杰出的物理学家,波动力学的主要创始人之一。1925年底到1926年初,他在爱因斯坦关于单原子理想气体的量子理论和德布罗意的物质波假说的启发下,从经典力学和几何光学间的类比,提出了对应于波动光学的波动力学方程,奠定了波动力学的基础。
《薛定谔讲演录》一共包含了四次演讲。在第一次演讲中,薛定谔介绍了他是如何创建波动力学的。他把经典力学和波动力学的关系,类比于几何光学和波动光学的关系。类似于光学中用惠更斯的波动光学代替牛顿的粒子(射线)光学,即几何光学。他指出经典力学只是波动力学的一种近似,经典力学对于非常微小的系统不再适用。
在第二次演讲中,薛定谔介绍了氢原子的波函数,并对选择定则和光谱线的偏振定则做了解释,并进一步推导了含有时间的波动力学方程。第三次演讲介绍了次级辐射理论、色散理论和共振辐射理论,并把单质点波动力学推广到非单质点的系统。第四次演讲进一步考虑了氢原子中核的运动,讨论了任意系统的微扰,以及两个任意系统间的相互作用。最后,探讨了ψ函数的物理意义。
在薛定谔发表关于波动力学的论文之前不久,德国物理学家海森伯等在1925年通过用矩阵描述辐射的不连续性,即量子性,建立了矩阵力学,也就是量子力学。这是描述低速微观物理现象的另一种形式体系。1926年,薛定谔证明了二者在数学上是等价的,可以通过数学变换从一个理论转换到另一个理论。沿着两条不同的思维路线,发展出低速微观物理学的同一理论基础,这在科学史上也是一件比较突出的事例。
但是,这种情况的出现,也绝不是偶然的。首先,这是由于他们都是从原子光谱等实验结果出发来建立自己的理论的,并以这些实验结果来检验自己的理论。第二,他们都认为微观世界的物理规律同宏观世界的物理规律有本质的区别,敢于冲破经典力学的框框;而同时又认为当从微观世界过渡到宏观世界时,微观世界的物理规律应当过渡为宏观世界的物理规律。
文/范岱年