能量量子化的假设成功打开了量子力学的大门

发布时间：2023-05-19 10:40:31 所属栏目：外闻来源：

导读：光是什么？这个问题已经困扰了哲学家和物理学家几千年。亚里士多德和他的追随者认为，光是穿过空气传送的波的扰动。而德谟克利特的追随者用所谓的原子理论描述光的本质，认为光以粒子的形式存在。光的波粒二性之争影

光是什么？这个问题已经困扰了哲学家和物理学家几千年。亚里士多德和他的追随者认为，光是穿过空气传送的波的扰动。而德谟克利特的追随者用所谓的原子理论描述光的本质，认为光以粒子的形式存在。光的波粒二性之争影响了文艺复兴时期的物理学：牛顿相信只有粒子可以解释光学现象；惠更斯坚持光一定是波，因为光的传播需要介质，并且可以被折射。19世纪末的物理学家对这些困扰的最终解释，推动了我们对物质本质的科学理解。

普朗克的能量量子化使尼尔斯·波尔（Niels Bohr，1885—1962）完成了围绕原子核的电子能级理论。在波尔的等级模型中，电子在等级之间获得或丢失能量，可以解释原子光谱在特定波长处的明线和暗线。

普朗克是试图理解为什么给定温度的物体，为什么我们能够知道,原子,分子和恒星都有能量的释放与吸收和为什么它们常常在光谱上呈特别明亮的发出光谱和黑暗的吸收光谱。普朗克跨世纪的技巧是假设光只能一份一份地被发射和吸收，这一份叫作光量子，它的能量依赖于光的频率或波长。

对普朗克来说，能量的量子化是需要解方程时采用的简单数学假设（就像物理学的笑话“假设一头球形的奶牛”），但不是任何物理现实的必要表达。与他同时代的科学家，包括物理学家爱因斯坦，从普朗克的工作中看到了更深刻的真理。爱因斯坦提出，光包含的能量量子叫做光子，光子与物质相互作用遵从波动方程。与其说光量子是一个难题,更重要的是光的波粒二象性已经成为物理学中一个新的分支的基础,而它恰恰是量子力学的中心。

（编辑：汽车网）

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