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主题:《关于新基本粒子观的对话》注释
庆承瑞 柳树滋发表于 1965-05-31 00:00
第6版()
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  《关于新基本粒子观的对话》注释
  庆承瑞 柳树滋
(一)经典物理学,经典模型
人们最早研究的物理现象是在日常生活中易于遇见的物理现象,它关系到亿万个或更多的原子或光子的总体现象,而不直接显示出个别原子和光子的性质,因此统称之为宏观物理现象。与之相应,规模和分子、原子差不多或更微小的物理现象统称为微观物理现象。
研究宏观物理现象及其规律的科学叫作经典物理学。反映宏观物理现象的本质的概念叫作经典物理概念。由经典物理概念组成的、用来反映物理现象的理论模型叫作经典模型。
经典物理学主要由三部分组成:第一部分叫作经典力学,其中包括声学,研究物体的机械运动的规律。第二部分叫作经典电磁学,其中包括光学,研究电磁现象的规律。第三部分是热力学和经典统计物理学,研究热的现象和由大量客体组成的系统的运动的统计规律。
在近代科学史上,经典物理学的研究开始于十六世纪,基本完成于十九世纪。(有许多物理学家把在二十世纪初年发现的相对论也划归经典物理学。)这是物理学中最早发展和完成的部分,所以叫作经典物理学。
(二)量子、量子论、量子力学、量子电动力学、量子统计力学
经典物理学是从宏观物理现象中概括出来的,只能在宏观物理现象的范围内起作用。从十九世纪末年起,科学研究深入象原子那样微小的客体,就发现经典物理学不能解释微观物理现象。这就提出了建立能够正确反映微观物理现象的理论的问题。
宏观世界事物的能量可以看作是连续地变化的。但是一个原子的内部能量却不能连续地变化,而只能作跳跃式的变化。与之相应,原子放出来的光也不是连续的,而是一份份地放出来的。每一份的光叫作光量子,或简称光子。不连续性是微观世界的一个重要特征。量子一词是用来表达微观世界的不连续性的。
量子论是在二十世纪最初二十年中发展起来的一个关于微观物理现象的初步理论。它揭示了微观世界的不连续性,能够解释若干最简单的微观物理现象,突破了经典力学的一些概念,并为以后量子力学的建立创造了条件。但是,这是一个将经典物理的一部分没有经过改造的运动原理和量子化条件机械结合而得到的理论,有很大的局限性。
将经典力学彻底改造而建成的能够正确反映微观力学现象的基本理论叫作量子力学。将经典电磁学改造而建成的反映微观电磁现象的理论叫作量子电动力学。将经典统计力学改造而成的能够反映大量微观客体所组成的系统的统计性运动规律的理论叫作量子统计力学。量子力学,量子电动力学和量子统计力学是在一九二五年到一九二八年之间发展起来的。
(三)哥本哈根学派、哥本哈根解释、哥本哈根之雾、并协原理
第一个提出原子结构的量子论的,是丹麦物理学家玻尔(N.Bohr,1885——1962)。他对量子力学的发展及完成起了指导作用。他长期在丹麦的首都哥本哈根工作。以他为中心所形成的研究微观物理现象的理论的学派就称为“哥本哈根学派”,其中包括量子力学的奠基人之一德国物理学家海森堡(W.Heisenberg)等。这个学派的学术思想在理论物理学家之中的影响很大。
哥本哈根解释就是哥本哈根学派对量子力学所作的解释。如上所说,微观世界的一个根本特点是它的不连续性。例如经典概念中只具有波动性的光,也是由一个一个光子组成的。它的另一个根本特点是它的规律是统计性的规律。例如经典概念中只具有颗粒性的基本粒子的运动都表现出统计的波动性。基本粒子的这种颗粒、波动二重性,是不能用经典的粒子模型或经典的波动模型来描述的。面对这种困难,玻尔提出了关于微观现象的并协原理。按照这个原理,他们认为,微观客体的粒子性和波动性在实验中不能同时出现,因而粒子性和波动性在微观客体中也永远不能同时存在,只能在认识上把它们相互补充起来。
在否定了关于基本粒子的经典模型以后,玻尔提出了一些唯心主义的论断。他认为,“由于作用的量子性,对微观现象的任何观测,必然导致观测仪器和客体之间的不可忽略的相互作用,因此对于客体和观测仪器,都不能赋予通常物理意义下的独立实在的意义。”又说:“描述自然的目的不在于揭示现象的真实本质,只在于尽可能找出我们的经验的各个方面之间的关系。”这样,他就把不依赖于主观的客观存在从科学中排除了出去。
哥本哈根学派的学术思想在国际学术界所散布的唯心主义和形式主义的影响被坂田昌一教授称为哥本哈根之雾。
(四)场、场论、量子场论
两个带电的物体虽然不相接触,却能相互吸引或排斥,因为,带电的物体能够放出一种物质弥漫于空间,也能吸收这种物质。在通常情况下,这种弥漫于空间的物质是人的感官不能直接感觉到的。两个带电的物体可以通过交换这种物质而发生相互作用,从而相互吸引或排斥。带电物体放出的这种弥漫于空间的物质称为电场。与此相似,带磁性的物体也能够放出和吸收一种弥漫于空间的物质叫作磁场。以后又发现电场和磁场是相互紧密联系的,而且在运动过程中可以相
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