B14 量子力学

量子力学

Квантовая механика

    物理学的一个部分，它研究微观客体——电子、质子、中子和其他“元”粒子以及原子、原子核的运动规律。微观客体的运动和普通物体的运动具有质的区别：它不是沿着轨道移动。正如实验所证明的，微观粒子显露出二象性：它们表现出微粒的某些性质，同时也表现出波的某些性质。就是说，微观粒子在猛烈撞击的条件下，和微粒一样，其活动范围是很小的，但同时它在运动中却和波一样，占有很大的空间范围。这种运动在空间和时间中显露出周期性。微观粒子的运动在每一瞬间都是由包含微观粒子的整个体系中的物理条件决定的。微观粒子的这些特点也决定了由微观粒子所构成的复杂体系的性质。例如，不可以同量子论以前的物理学一样把原子想象为由空间中截然分开的微粒组成；复杂的原子中的每一电子，在空间不是和其余电子隔离的；每一微观粒子都是属于整个体系的，尽管它同时保存着局限于这股体系中一个小部分的能量和表现自己与体系无关的个性的能力。

    微观粒子和微观体系的这些性质表现在量子力学的规律中。量子力学的基本规律性表现出表徴微观粒子的微粒性的物理数量（微观粒子的能量和动量）与表徴微观粒子的波动性的数量（波的频率和长度）之间的关系：粒子的能量和与粒子运动相联系的波动过程的频率成正比，而动量（运动的量）与波的长度成反比。因此，微观粒子的运动是由一些内容上与古典物理学中类似的数量不完全相合的数量所表徴的。

例如，动量（运动的量）不是在任何一种微观粒子的状态下都是微观粒子运动的度量（而对大粒子说来则是这样的），而只有在微观粒子和外部环境联系不紧密的“自由”状态下，动量才是微观粒子运动的度量。微观粒子的坐标（微观粒子所局限的空间范围）取决于外部条件，取决于一个粒子和其他粒子联系程度。

    从量子力学的规律中得出了大家所知道的测不准关系这个结论。根据测不准关系，微观粒子的局限范围和微观粒子的动量的测不准程度（“弥漫”）之间存在着这样的关系：微观粒子的联系愈紧密，微观粒子在相互作用时所占的空间范围愈小，则表徴微观粒子这种“自由”粒子的个体活动的动量就愈测不准。反之，粒子的联系愈是不紧密，则粒子运动的空间范围愈大，它的动量也就愈测得准。

    我们发现了微观粒子运动的规律，就能够解释很多由实验确定的事实和规律性，首先能够解释原子和分子的特殊稳定性以及它们只有通过间断的“小数量”或者量子（“量子力学”“这个名称就是由此而来的）才能放出或吸收能量这一事实，同时就能够预言一系列以前大家都不知道的现象，特别是电子和其他微观粒子的衍射现象。下述的电子的衍射现象特别明显地表现出微观客体的二象性。当具有同样动量的电子的流透过整齐地排列的原子组合时（例如透过结晶薄膜），电子流被原子组合所散射，然后又落到屏幕上，屏幕上每一电子所射中的地方都发出闪光，那时在屏幕上便准确地出现了相互交替的明暗环（或明暗圈），于是得到了一幅和x射线（波）通过结晶体时的衍射图画完全相似的图画。可见，电子局限于一处活动时类似粒子，同时在运动时又类似波。量子力学对原子（或者分子）能量的量子化解释如下：既然电子的经常运动与使电子跟原子核和其他电子相联系的电场的全部结构相适应，既然它具有波的运动的特征（这种运动受波动规律的控制），所言它不能是别的运动，而原子中电子的能量也不能不断地改变为任意小的数量。所言，原子中电子的长久运动是量子化的运动，它们的能量只能具有许多断续的数值。这说明了原子的特殊稳定性，原子在每秒鈡内和其他原子发生千百万次的碰撞，但在大多数的情况下，它保持着自己的结构和内部运动的性质。量子力学也说明了许多其他的事实，其中包括化学键的本性，固体——金属、半导体、绝缘体（电介质）——类型的差别，原子放射光谱的结构等等。量子力学是某些新技术部门的基础之一。

    虽然量子力学有很大的成就，但由于在资产阶级物理学中流行着对这一理论的主观唯心主要的歪曲，并且由于这种歪曲也曾影响过某些苏联物理学家，它的反之仍然是缓慢的。资本主义国家中有许多物理学家（包括对量子力学的创立有很大贡献的海森堡、波尔、施略丁格尔在内），坚持主观唯心主义的这些观点，以歪曲的形式提出量子力学。唯心主义者把电子和其他的微观粒子看做旧有意义的粒子，宣称电子运动的特殊规律是根本不可理解的，其实这些规律是根本不可理解的，其实这些规律都是由电子的本性所决定的。它们断言，表徴微观粒子运动的物理数量似乎是宏观的，是和微观客体的本性不合适的。按照它们的意见，科学在原则上是不能发现宏观特性以外的其他运动特性的，因为一切物理知识”按其本质说来都是“宏观的”，而物理知识之所以是宏观的，乃是由于认识的主体——人——是宏观的生物。唯心主义者断言，微观粒子或者具有这些性质或者具有那些性质（相互“并协性的”性质），是由所应用的仪器决定的。仪器似乎“造成”客体的状态。唯心主义者竟达到了否认微观过程中的因果性、承认电子的“意志自由”和其他的神秘主义的地步。随之就得出了一些反动结论，即认为量子力学具有普遍性、认为不可能有更深奥的微观过程的理论。量子力学的真实内容驳倒了唯心主义者这些危害科学的捏造。微观客体的运动取决于微观客体不依赖观察者而存在于其中的那些客观物理条件，而不是取决于仅仅揭露粒子运动状态的宏观仪器。量子力学的概念实际上是恰如其分地表明了微观客体的运动规律的特殊性，它决不仅仅是“宏观的”概念。苏联科学家指出，对量子力学所做的主观主义解释是根本站不住脚的，是彻头彻尾反动的。但是，在苏联物理学家面前还摆着对量子力学做彻底唯物主义的解释的任务，还摆着进一步概括和反之量子力学的任务。