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本文格式为Word版,下载可任意编辑——薛定谔量子王国的“立法”者

筹划:他打定去做专职哲学研究的那所大学所在地切尔诺维兹,按照停战和约已划出奥地利的幅员(现属乌克兰,称切尔诺夫策),因而他只能专攻原本要作为业余研究的理论物理学了。

可战后经济萧条,大学里学术性职位薪俸很低,这令正打定结婚的薛定谔心存疑虑,于是他问父亲:“是否让我也来参与您的生意?”他可敬的父亲断然回复:“不,我爱戴的孩子,你不应当来干这个,我不梦想你从事这种营生,你要留在大学里持续你的学术生涯。”

此后不到一年,1919年圣诞夜,薛定谔的父亲坐在旧扶椅上宁静地离开了人世。他生前看到儿子唯一的成就,就是终究得到了一份薪水稍高的职位:在耶拿大学承担兼职讲师和一位教授的私人助手。

在父亲去世后很长一段时间,极少做噩梦的薛定谔都重复做同样的一个噩梦,梦中父亲依旧在世,而他却将父亲用于业余科学研究的全体精致的仪器和植物学图书变卖,“无可挽回地毁掉了他的知性生活的根基”。这梦境或许是由于薛定谔自身的内疚引起的,由于他觉得那几年自己对父母的关切太少,而父亲对他的一生影响巨大,他分外憧憬在青少年时期和父亲共度的美好时光。

表示了真正的天才

1921年10月15日,薛定谔被任命为苏黎世大学理论物理学教授。

这个时候,从世纪之交开头的一场冲动人心的物理学革命正渐入佳境:从德国物理学家马克斯·普朗克提出量子概念,到德国物理学家阿尔伯特·爱因斯坦提出光量子理论,从英国物理学家欧内斯特·卢瑟福察觉原子布局,到丹麦物理学家尼尔斯·玻尔把量子论与经典电磁理论结合,几乎彻底变革了包括物质观、时空观、运动观、规律观和因果性在内的整个物理学概念框架和原理体系。

按照普朗克能量量子化的观点,物质辐射(或吸收)的能量不是连续地,而是一份一份地举行的,只能取某个最小数值的整数倍,这个最小数值就叫能量子(简称“量子”)。量子物理学由于采纳了辐射(包括电子的能量)同时具有波和粒子双重性质的概念而获得了急速进展。

这当中的一个关键之处,是法国物理学家路易·维克多·德布罗意在1924年提出的,就宛如爱因斯坦已经指出的那样,波(如光波)也具有像粒子一样的特性,反言之,粒子,更加是电子,也具有像波一样的特性。换句话说,就像电磁波能用粒子来描述一样,全体的物质粒子(如电子)都能用波来描述—任何事物都有波粒二象性。

当苏黎世大学的物理学家们聚在一起议论德布罗意的离奇观点时,领头的彼得·德拜教授評论道:这些想法看起来都很童稚,由于要正确地处理波的行为,理应有一个波动方程,用来描述波如何从一个地方走到另一个地方。这句话让薛定谔上了心思。他认定,既然电子是传播波的始源,那么对于电子的运动来说就理应能够找到一个波动方程,并且可以通过解这个波动方程去挑拣适合于原子内部运动的振荡。

1925年的圣诞节假期,闲暇中也不放弃研究的薛定谔迸发出惊人的创造力,有了对波动方程的初步设想。从1926年1月27日到6月23日,在短短不到5个月的时间里,薛定谔接连发表了6篇关于量子理论的论文,其内容涵盖了诸多物理学前沿领域。波动方程(又称“薛定谔方程”)亦在其中,它为处理与光谱有关的问题供给了便当而简朴的方法,成为当今物理学家不成缺少的工具。

当普朗克看到薛定谔的第一篇论文后,致信薛定谔说,读了它“就像一个渴望的孩子在倾听困扰他很久的一个谜题的答案”;读过其次篇论文后,他说:“你能想象我以多大的兴趣和热心投入这一意义深远的研究工作。”随后他把薛定谔的论文拿给爱因斯坦看,这位科学巨人对薛定谔评价道:“你的研究工作表示了真正的天才。”

几乎是在薛定谔创立波动力学的同时,德国物理学家沃纳·海森伯创立了矩阵力学,并很快由德国物理学家马克斯·玻恩跟进,再由英国物理学家保罗·狄拉克最终完成。狄拉克首先确立了一种更艰深、抽象的数学形式来描述原子中电子的行为(第三个完整的量子理论),随后又证明:薛定谔和海森伯的两种研究思路都包括在数学形式之内,它们在数学上彼此等价。这正如“树”可以用两种(或更多)语言来描述一样,尽管用语及语法规矩不同,但描述的是同一种事物,而且不同的表示方式会受到变换规律的影响—这是一个很

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