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光的简史35:玻尔理论昙花一现根源 流星化泥孕育新的种子 玻尔王朝的衰败似乎在它诞生的那一天就注定了。这个理论,虽然借用了新生量子的无穷力量,它的基础却仍然建立在脆弱的旧地基上。量子化的思想,在玻尔理论里只是一支雇佣军,它更像是被强迫附加上去的,而不是整个理论的出发点和基础。 后来的历史学家们在评论玻尔的理论时,总会用到“半经典半量子”,或者“旧瓶装新酒”之类的词语。它就像一位变脸大师,当电子围绕着单一轨道运转时,它表现出经典力学的面孔,一旦发生轨道变化,立即又转为量子化的样子。虽然有着技巧高超的对应原理的支持,这种“两面派”做法也还是被人所质疑。 正如我们已经看到的那样,玻尔的革命是一次不彻底的革命,量子的假设没有在他的体系里得到根本性的地位,而似乎只是一个调和经典理论和现实矛盾的附庸。玻尔在量子论和经典理论之间采取了折衷主义的路线,这使得他的原子总是带着一种半新不旧的色彩,最终因为无法克服的困难而崩溃。 不过,在玻尔体系内部,也已经蕴藏了随机性和确定性的矛盾。就玻尔理论而言,如何判断一个电子在何时何地发生自动跃迁是不可能的,它更像是一个随机的过程。这似乎为后来“不确定性原理”的诞生埋下了种子。 1919年,应普朗克的邀请,玻尔访问了战后的柏林。在那里,普朗克和爱因斯坦热情地接待了他,量子力学的三大巨头就几个物理问题展开了讨论。这本应是量子军团共谋大计的大好时机,最终却因内部产生严重分歧,而闹得不欢而散。 玻尔认为,电子在轨道间的跃迁似乎是不可预测的,是一个自发的随机过程,至少从理论上说没办法算出一个电子具体的跃迁条件。爱因斯坦却大摇其头,认为任何物理过程都是确定和可预测的。这已经埋下了两人日后那场旷日持久争论的种子。 在一元二态物理看来,元素的离散谱线无疑是一种客观事实,而把它视为电子轨道跃迁的结果,就未免太过一厢情愿、也太过激进了。就这个阶段的量子革命而言,普朗克提出量子论后就又回到经典物理学中去了,成为了革命的右派;爱因斯坦从量子出发推进到光子,是革命的中间派;玻尔从量子出发推进到电子离散轨道,显然是革命的左派。 玻尔的有轨原子像一颗耀眼的火流星,放射出那样强烈的光芒,却在转眼间划过夜空,复又坠落到黑暗和混沌中去。但是,它的伟大意义却不因为其短暂的生命而有任何的褪色。是它挖掘出了量子的力量,为未来的开拓者铺平了道路。是它承前启后,有力地推动了整个物理学的脚步。#物理 #科普 #知识 #原子 #玻尔
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