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自然辩证法与量子力学
周本胡
(湖南师范大学 凝聚态物理专业)
摘要 :本文简要分析了量子力学的发展过程,从自然辩证法的角度阐述了科学发
展的辨证规律。
关键词 :量子力学 发展 辩证法
十九世纪末, 物理学理论在当时看起来已发展到相当完善的阶段, 当时有许多人认为物
理现象的基本规律已完全被揭露, 剩下的工作只是把这些基本规律应用到各种具体问题上 ,
进行一些计算而已。这种把当时物理学的理论认作“最终理论”的看法显然是错误的,自
1900 年 Plank 提出量子概念以来, 物理学发生了重大的飞跃, 从量子概念的提出到量子力学
的建立再到量子力学的应用及检验, 整个过程科学家们做出了伟大的贡献, 谱写了辉煌的思
想史和科学史, 充分展示了科学发展的辨证规律。 本文就量子力学的发展过程、 辨证思想以
及给我们的启示作浅陋分析。
1 量子力学的发展过程
就在物理学的经典理论取得重大成就的同时, 人们发现了一些新的物理现象, 例如黑体
辐射、 光电效应、 原子的光谱线系以及固体在低温下的比热等, 都是经典物理理论无法解释
的,纵观量子力学的发展,大致可分为以下几个过程:①为了解决“黑体辐射”这个问题,
也就是为了拯救“紫外灾难” ,Plank 于 1900 年提出“量子”概念,得出了与实验相吻合的
辐射定律。②为了成功的解释光电效应, Einstein 于 1905 年提出了光量子论,揭示了光的
波粒二象性。③ Bohr 于 1913 年提出了氢原子理论、玻尔理论并以三个假设为基础,后来这
种假设都证实是正确的。④ De Broglie 从光量子论得到启发,于 1923 年提出物质波假说。
⑤Shrodinger 建立非相对论量子力学的基本方程,建立了波动方程,同年提出了多粒子体系
的薛定谔方程。⑥ Heisenberg 抛弃 Bohr 的轨道概念,建立了矩阵力学。⑦ Dirac 于 1928 年
提出了电子的相对论量子论,预言了正电子的存在,后来 Anderson 发现了正电子,证实了
Dirac 理论的正确,至此,量子力学已经基本建立。量子力学建立后,关于其完备性以及统
计诠释遭到不少物理学家的反对和怀疑, 当时还包括爱因斯坦, 但至今为止量子力学没被实
验打破,它完全与实验相符,而且它在研究晶体、生物、化学等方面得到了迅速发展。
2 量子力学发展的哲学思想
科学是一个理论的体系, 是用严密的逻辑表达出来的系统化了的科学知识, 科学理论的
概念、判断及推理应首位一贯、不断前后矛盾 [1] ,量子力学最终被证明是自洽的。
量子力学诞生和发展的过程, 是充满着矛盾和斗争的过程。 一方面, 新现象的发现暴露
了微观过程内部的矛盾, 推动人们突破经典物理理论的限制, 提出新的思想、新的理论;另
一方面, 不少的人, 他们的思想不能随变化了的客观情况而前进, 不愿承认经典物理理论的
局限性, 总是千方百计地企图把新发现的现象以及为说明这些现象而提出了新思想、 新理论
纳入经典物理理论的框架之内。 人们不是通过抛弃旧理论从而消除悖论, 而是通过纠正错误、
严密概念、 确定范围、补充条件等方式, 使原有的科学理论系统愈趋完善, 科学发展的过程
也是人类思想认识发展的过程, 量子力学的发展也一样