量子論的完成,是從兩派的對立辯證與獲得最終的整合
量子力學是物理學的分支,主要描寫微觀的事物。量子力學其實起源於一個物理謎題:原子為什麼會保持穩定?
※ 1900年12月14日,普朗克(M. Planck)提出《黑體輻射公式》,指出能量是以量子化階梯式在不同的溫度下放射,不是線性的。電磁輻射的能量僅可能是其振動頻率f再乘上一個常數h(即hf)的整數倍。
E = hν。
※ 1911 年,紐西蘭的拉賽福(E. Rutherford)用散射實驗提出《原子軌道說》。 由於愛因斯坦反對以波耳為首所主張,世稱哥本哈根學派的量子力學詮釋法則,遂而引發兩造前後持續將近30年,針對量子力學哲學基礎與真正物理含意的「世紀大辯論」。這兩派,我將他們分開表列,可對照著參考。
波動力學陣營
| 新增說明文字 |
(1). 1905 年愛因斯坦發表光量子說、特殊相對論、布朗運動。1906 年發表量子假說,也獲得諾貝爾獎。1910 年,普朗克接受量子假說。
(2).1924年,狄布羅依從愛因斯坦相對論發現,電子內有周期性振動波,波引導電子行動,稱《迪布羅依波》。
(3).1926年,薛丁格從《迪布羅依波》論文,與赫爾曼.外爾協助下,用微分方程式推演出《波動方程式》,能複製出與波耳模型相同答案。薛丁格波函數的此波非彼波,讓愛因斯坦大表支持。
(4). 〔薛丁格的貓〕、〔波函數的塌陷〕,指出有「觀察者」的出現,波動才會出現粒子。庖利等人就證明了薛丁格的波動力學與海森堡的矩陣力學在數學上是等價的。
B>矩陣力學陣營
(1). 1913 年波耳(N. Bohr)提出電子不亂跑的《原子行星軌道模型》,1922年獲得諾貝爾獎。
(2).1925年,海森堡微粒子說,利用矩陣方程式證明電子軌道的躍遷。
(3).1925年,玻恩(M. Born),再將矩陣方程式與自己的數學運算方程式,加上數學家喬丹(P. Jordan)、狄拉克(P.A.M. Dirac)與庖利(W. Pauli)等人一起合寫出《論量子力學》。
(4).1926年,玻恩又提出「機率」的骰子說來解釋波函數,對手不同意。
(5).1927年,海森堡又提出《測不準原理》,來鞏固老師玻恩的「機率」說。
(6).《哥本哈根詮釋》成主流,「互補原理」其實才是中道。
接下來,又有愛因斯坦、波多斯基、羅森矛盾(EPR paradox)說,指出微觀世界有趣的量子同調 (quantum coherence),一對由真空中引生的正負電子對,彼此的電子自旋 (spin) 會產生同時性的同調,這樣子的瞬時同調行為,竟然和兩者之間的距離無關。兩者距離再遠,只要有一方被量出是自旋向上,另一方必然是自旋向下。因為信息 (information) 的最快傳輸速度是光速(其實是超光速),瞬時傳輸信息顯然和古典物理相違。因此,愛因斯坦認為這樣的結果顯然違反因果律。到了 1964 年貝爾 (John Bell, 1928-1990) 提出傳頌一時的貝爾不等式 (Bell inequality),才又峰迴路轉,電子似乎真的有所謂量子聯動 (quantum correlation)、非局域性 (non-local) 的現象。最後,連極有名的物理學家費曼(R.Feynman)在《物理之美》一書中也說過 :「我想我可以有把握地講,沒有人懂量子力學。」嚴格講,能夠真正深入問題核心的專家並不多。

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