二、量子力学的伟大成就.DOC

二、量子力学的伟大成就 摘要：本文首先指出了量子力学的伟大成就在于提出了电磁质量在实数集上呈量子分布，与引力质量区别开来，说明了对应原理对量子力学的解释是错误的。 关键词：电磁质量、量子分布、对应原理、量子力学 （一）量子力学的伟大成就 Einstein关于光的新理论，在哲学上从两个方面说来是重要的：其一，证明了普朗克在热辐问题上发现的量子现象并非是辐射现象所特有，而在一般物理过程中都有表现。这样，由于普朗克的发现而动摇了的旧的形而上学观念，即大自然不作飞跃的观点彻底垮台了。其二，Einstein的研究结果，揭示了光的两重性。原来光既是微粒，又是波动。于是，光的辩证矛盾得以证实。Einstein的发现使惠更斯和牛顿彼此对立的光学理论统一起来，在更高一级上成为天才的假说。实际上，物理学大师德布罗意在1957年的一段话，就是关于量子力学难以作为一个科学理论的最初萌芽：“不确定性是物理实质，这样的主张并不是完全站得住的.将来对物理实在的认识达到一个更深的层次时，我们可能对概率定律和量子力学做出新的解释，即它们是目前我们尚未发现的那些变量的完全确定的数值演变的结果。”不是微观物理与宏观不同，而是用于微观世界的量子力学用到宏观世界其效应就几乎没有了。1932年发现中子以来，原子核物理学取得了举世瞩目的长足进展。近几十年来，随着核探针能量和种类的增加，核物理学在新的自由度和新的层次上不断取得新成果。对非核子（特别是夸克）自由度、更高能量自由度、质子-中子比自由度、角动量自由度的研究，将是今后的一个重要方向。特别是80年代末出现的放射性核束，使核反应探针在核素图上从稳定核素发展到不稳定核素。远离稳定线的新核素，特别是滴线核以及超重核、奇特核的合成和研究，将会对原子核物理学的发展起到积极的推动作用。 （二）、核结构与核动力理论进展 1．从独立粒子核壳层模型到原子核集体模型γ衰变、β衰变和α衰变的研究发现，原子核的核子之间必然存在着比电磁作用强得多的短程、且具有饱和性的吸引力。此外，大量实验还证明，质子-质子、质子-中子、中子-中子之间的相互作用，除了电磁力不同外，其它完全相同，这就是核力的电荷无关性。1935年，汤川秀树（YukawaHideki 1907～1981）提出，核子间相互作用是通过交换一种没有质量的介子实现的。1947年，π介子被发现，其性质恰好符合汤川的理论预言。 π介子交换产生核子间的长程吸引作用（≥3×10-13cm），双π介子交换产生饱和中程吸引作用（1～3×10-13cm），而ρ、ω分子交换产生短程排斥作用（＜1×10-13cm），π介子的自旋为零，称为标量介子，ρ、ω介子的自旋为1，称为矢量介子，它们的静止质量不为零，这确保了核力的短程性，而矢量介子的非标量性又保证了核力的自旋相关性。核力性质及核组成成分的研究，为进一步揭示原子核的结构创造了条件。 在1948～1949年间，迈耶（Mayer，MariaGoeppert1906～1972）通过分析各种实验数据，重新确定了一组幻数，即2、8、20、28、50和82。确定这些幻数的根据是：α衰变特别稳定；-轨道耦合力，利用该力引起的能级分裂成功地解释了全部幻数的存在。接着，詹森（Jensen，Johannes Hans Daniel 1907～1973）也独立地得到了相同的结果。在迈耶与詹森合著的《原子核壳层基本原理》一书中，他们利用核壳层模型成功地解释了原子核的幻数、自旋、宇称、磁矩、β衰变和同质异能素岛等实验事实。由于原子核壳层结构模型所获得的成功，及其在核物理研究中的重要作用，迈耶和詹森共同获得1963年诺贝尔物理学奖。 平均场的思想使核壳层模型取得了多方面的成功，但是它也具有不可避免的局限性，因为核子之间的相互作用不可能完全由平均场作用代替。除了平均场以外，核子之间还有剩余相互作用。随着核物理研究的发展，在50年代以后，陆续发现一些新的实验事实，如大的电四极矩、磁矩、电磁跃迁几率、核激发能谱的振动谱、转动谱以及重偶偶核能谱中的能隙等，它们都不能用独立粒子的核壳层模型解释。 1953年，丹麦物理学家、著名物理学家N.玻尔之子阿·玻尔（Bohr，Aage Niels1922～）与他的助手莫特森（MottelsonBenRoy 1926～）及雷恩沃特（Rainwater，LeoJames1917～）共同提出了关于原子核的集体模型。这一模型认为，除平均场外，核子间还有剩余的相互作用，剩余作用引起核子之间关联，这种关联是对独立粒子运动的一种补充，其中短程关联引起核子配对。描述这种关联的核子对模型已经得到大量的实验支持。核子间的长程关联将使核变形，并产生集体运动，原子核转动和振动能谱就是这种集体运动的结果，而重核的裂