矩陣力學的誕生:海森堡——7月29日科學史上的今天

2018-07-30作者:科學π工作室, 編著編輯:書問閱讀



1901年12月,擁有超常數理天賦的海森堡生于德國。受伽利略“大自然這部書就是用數學符號寫成的”這句話的影響,海森堡對“數學符號”產生濃厚興趣,為日后量子力學的誕生埋下了種子。


中學畢業后,海森堡成為德國物理學家阿諾德·索末菲的學生,學習了原子物理學和光譜學。1922年,獲得博士學位的海森堡成為德國物理學家馬克斯·玻恩的研究助手。這時,缺乏理論體系、沒有普適方程的原子理論遭遇發展瓶頸。


1924年,玻恩首次提出“量子力學”的新理論以及“虛振子”的概念,不僅為“量子力學”在物理學中立下自己的招牌,指出重建物理學的方向,而且“虛振子”的概念給予海森堡很大啟發。


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依照玻恩的思路,海森堡發現,所觀察的譜線效應可看做一群“電磁振子”的疊加,疊加的效果可以用傅里葉分析的數學方法,對氫原子在各個能級間躍遷輻射的振幅和頻率進行分解,從而獲得各個分量值。他獨具匠心地把這組分量排列成一個陣列,并且發現在一些量間存在一種特殊的乘法關系——量子力學運動方程。


1925年7月29日,海森堡的論文“運動學和動力學關系的量子理論新釋”發表,矩陣量子力學理論首次亮相。海森堡的論文讓玻恩意識到一個全新的理論,他立刻邀請自己的助手帕斯卡·約旦一起研究。一周后,玻恩與約旦聯合發表題為“論量子力學”的論文。1925年11月16日,海森堡、玻恩與約旦共同發表“論量子力學2”,海森堡親切地稱為“三人論文”,矩陣力學由此誕生。1932年,海森堡獲得諾貝爾物理學獎。


矩陣力學的思想、研究方向和理論的結構框架的開創來源于海森堡和玻恩,數學處理歸功于約旦。



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出版清華大學出版社
定價99元
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