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从玻恩想起的量子往事 精选

已有 5180 次阅读 2017-12-12 09:14 |个人分类:物理|系统分类:科普集锦



   昨天的狗儿涂鸦纪念Max Born诞辰135年。在量子前辈里,Born的故事好像不如Bohr, Heisenberg, Schrodinger, Dirac等几位多,但提起来还是有丰功伟绩的。从前听说过一个量子力学的小故事:矩阵力学与波动方程的结果一样,但大家都不理解为什么。去问大数学家Hilbert。老H说,在解波动方程时会用到矩阵(巧的是,HCourant的大作《数学物理方法》也发表在那个年代,其实已经为量子力学准备好了数学工具)。其实,Heisenberg玩儿他奇怪的非对易代数时也不知道矩阵(现在想来,前辈的数学有点儿可怜)。他把文章(“Quantum theoretical reinterpretation of kinematic and mechanical relations”)拿给老师Born,老师发现他玩儿的就是矩阵乘法。

   Born兴高采烈把文章拿给前助手Pauli,请他一块儿帮小海同学做点儿数学。小P大不敬地说,是啊,您老会玩儿复杂的形式,但您的数学会坏了小海的物理思想(Yes, I know, you are fond of tedious and complicated formalism. Youare only going to spoil Heisenberg’s physical ideas with your futile mathematics.)老B后来找了22岁的Jordan同学,才证明了我们今天说的小海的“对易关系”。(这个关系后来刻在了老B的墓碑上。)巧的是,Dirac那会儿独立发现了小海玩儿的东西是经典力学里的Poisson括号(小D也是不知道矩阵的)。

   小海不像P哥那么反感数学,他乐见矩阵力学的发展,也主动参与了老B和小J的工作(史称“三人转”(Dreimännerarbeit),Zeits. Phys. 35 (1926) 557-615)。几十年后他评论这段经历说,若在本来放心的计算中发现了难题,就不该把它推开,而应该让它成为整个问题的中心。(If one finds a difficulty in a calculation which is otherwise quite convincing, one should not push the difficulty away; one should rather try to make it the centre of the whole thing.)不过,他还是喜欢先从物理应用做起,而不想像老B那样先玩儿数学工具。

   B更大功绩是为波函数提出了后来成为“正统的”概率解释,但他似乎并不认为因果律就不在了。“粒子运动遵从概率法则,但概率本身却是照因果律传播的。”

   小海给老B看论文是在1925711-12日,15日老B给爱因斯坦写了一封很长的信,信中夸奖了小海和小J,说小海的文章“mystifying but certainly true and ptofound”,但没提论文的内容,特别是对易关系。老B在几十年后说,他那会儿大概已经看出小海的计算就是矩阵了,但因为还缺证明,有顾虑,所以没给老爱说。不过老B还是很得意,他第一个用非对易符号写出了量子力学的公式(I am rather proud of the fact that I was the first to write a quantum mechanical formula in 'non-commuting' symbols)。

   量子力学的故事太多,感觉像那个年代的科学版的世说新语,满眼尽是豪英,漫天纷飞妙语,说不完也写不尽。以后找到由头再说了。









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