【本文轉(zhuǎn)載自上海人民出版社1975年 僅供學(xué)習(xí)參考】

104、量子力學(xué)

? 現(xiàn)代物理學(xué)理論基礎(chǔ)之一。研究微觀粒子[1]運動規(guī)律及其性質(zhì)的理論。

? 十九世紀末，經(jīng)典物理學(xué)對微觀物理現(xiàn)象，例如黑體輻射的實驗規(guī)律，無法解釋。一九〇〇年，普朗克為了說明黑體輻射的實驗規(guī)律，在物理學(xué)中引入量子概念。他認為，黑體輻射的能量不是連續(xù)變化的，只能以某一最小單位的整數(shù)倍發(fā)生變化，這個最小單位就稱為能量量子。并且發(fā)現(xiàn)物質(zhì)吸收或發(fā)射的輻射能量量子，它的大小是hv，其中五是比例常數(shù)，就是所謂“普朗克常數(shù)”；v是輻射頻率。這就是量子理論的開端。一九二四年，德布羅意提出，微觀粒子不僅具有粒子性，而且具有波動性。微觀粒子的運動規(guī)律不能用通常的宏觀物體的運動規(guī)律來描寫。它被大量的實驗事實所證實。此后，量子力學(xué)出現(xiàn)兩種形式：一是矩陣力學(xué)形式，即用數(shù)學(xué)工具矩陣代替經(jīng)典力學(xué)的物理量，從而把經(jīng)典力學(xué)改變?yōu)榫仃嚵W(xué)。二是波動力學(xué)形式，即通過幾何光學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的類比，建立了薛定諤方程。不久，薛定諤又證明了這兩種形式可以相互轉(zhuǎn)換。一九二八年，狄拉克推廣薛定諤方程，使之能適用于高速微觀粒子的情況，得出所謂狄拉克方程。量子力學(xué)的基本原理先后被應(yīng)用于化學(xué)、金屬、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、等離子體、激光以及原子核內(nèi)部等，都取得顯著成效。

? 在量子力學(xué)里，物理體系的運動狀態(tài)是用一個時、空的函數(shù)來描述的，稱為波函數(shù)。在給定的條件下，薛定諤方程可以確定波函數(shù)的變化規(guī)律，從而給出各種運動狀態(tài)隨時間變化的規(guī)律，并用算符或矩陣方法對各物理量進行計算。在解決原子核和基本粒子的某些問題時，量子力學(xué)必須與狹義相對論結(jié)合起來處理，并由此逐步發(fā)展到現(xiàn)代的量子場論。量子力學(xué)只能在一定程度上確定某些成對的物理量，例如粒子的動量和位置、時間和能量。而粒子位置的確定程度和粒子的動量的確定程度又滿足一定的關(guān)系，即所謂“測不準”關(guān)系。其一確定的程度越高，其另一的確定程度就越低[2]。這是微觀粒子具有波粒二象性的反映?？墒怯行┤藚s歪曲這種關(guān)系，錯誤地把它說成是對微觀世界認識的“極限”，并稱它為“測不準原理”。像玻爾還認為測不準關(guān)系的出現(xiàn)是由于微觀粒子的觀測，要分為對位置[3]的和對動量[4]的兩類。它們是互相排斥的，但又必須“互補”或“并協(xié)”起來，才能得到對粒子的完全的認識。這種“互補性”或“并協(xié)性”是微觀現(xiàn)象的基本特征。他還認為測量結(jié)果的這種互補、互斥的特征，來自微觀粒子和測量儀器之間的不可控制的相互作用，因此不能把微觀客體的行為同觀測儀器的相互作用明確分割開來，借此宣揚客體與主體不能分開的主觀唯心論。

? 對量子力學(xué)的基本解釋至今還存在著爭論。爭論的焦點主要在于上述的統(tǒng)計規(guī)律是不是微觀客體的最基本的規(guī)律，在其背后還有沒有更基本的規(guī)律。以玻爾、海森堡、玻恩、狄拉克為代表的所謂哥本哈根學(xué)派認為，波函數(shù)的統(tǒng)計解釋是微觀客體的最基本的規(guī)律，在其背后不存在更基本的“決定性”規(guī)律。長期以來，他們成為量子力學(xué)的“正統(tǒng)”派。他們在哲學(xué)上是以實證主義不可知論為其核心，反對唯物主義實體觀，否認微觀現(xiàn)象的決定論描述。實際上堵塞了人們深入認識微觀世界的道路，阻礙了科學(xué)的發(fā)展。以德布羅意[5]和玻姆[6]為代表的一派認為，微觀現(xiàn)象應(yīng)該有更基本的“決定性”規(guī)律，這種規(guī)律是可以找到的，它是量子力學(xué)的基礎(chǔ)；目前量子力學(xué)的統(tǒng)計性質(zhì)，只是來自更深層次中的波和粒子的劇烈擾動的統(tǒng)計平均的結(jié)果；要詳細研究單個微觀粒子的決定性運動，應(yīng)該探求目前尚隱藏在這個亞量子力學(xué)層次中的某些因素，對于量子力學(xué)來講，它們就是隱變量。對上述兩種觀點，我們必須用馬克思主義的觀點和科學(xué)實踐，加以鑒別。

注：

[1] 如核子、原子、分子等。

[2] 時間與能量也一樣。

[3] 或時間。

[4] 或能量。

[5] 雙重解理論。

[6] 隱變量理論。