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第十二章 新物理学的基本概念(1/2)

    经典物理学中使用的概念的结构基础是由重合关系构成的,这些重合关系被认为是能直接观察到的。但是实际上,这些重合关系是由某些知觉经验所构成的,仅当有可能在被观察的事物与观察方法之间给出严格区别时这些重合关系才能被当作是观察的客观结果。严格他说,即使在经典理论中,完全精确的区别也是不可能的,这是因为两者之间的相互作用总是干扰着被观察的事物。但由于在原则上这种干扰可以根据要求而任意地减小——只要该相互作用是连续的——,因此,鲜明的区别至少在理论上是能够作出的。但假如相互作用不连续——就是说假如在任何自然过程中(而观察本身就是一个自然过程)要发生有限的能量交换——,这种区别就不再可能了。量子论的基本原理就是认为实际上发生了这一种能量交换,因此,根据量子论,观察以及对自然的客观描述这两个概念就都是成问题的。这样,主体与客体之差别这一古老的哲学问题又以确凿的形式在这儿重新出现了。要决定什么属于观察的过程,什么属于被观察的过程,在一定限度内是任意的。这样就发生了困难,要解决这些困难需要一种新的概念系统,这一系统必须保有和感官知觉的联系。

    作为量子论基本事实的自然事件不连续性,首先为普朗克在辐射过程中发现。他的结论导致了随后被确认无疑的假设,即频率v只能在值为hy的能量量子中出现,此处h,即所谓普朗克作用量子,为一普适常数。在常用单位制中其值等于6.55×10-27。”

    光以量子形式传播的观念同以前那种连续球面传播的概念是不相容的。

    因为按照后者,在离开光源极远的地方,辐射能量密度可变为任意小,而按照量子论,小于hv的能量是不存在的。

    所有观察干涉现象的实验仪器都表明光具有波那样的性质。这是和经典光学一致的。但另一些实验却同样清楚地显示辐射的粒子性质。人们可能要推测存在着两种种类不同的辐射,但这一假设是不能接受的,因为出现这一种还是那一种并不取决于光源而是取决于进行观察的方式。另一种假设认为光源发射出一种可以说是中性体的东西,这种中性体只有通过被观察或被记录才会得到确定的形态。这一假设同样是不能接受的,因为所谓波和粒子的区别其意义正好就在于传播的不同。描述光的传播所遇到的这些困难同那种试图用玻尔原子模型来阐明量子的吸收和发射所遇到的困难是一致的。玻尔的模型仅仅提供了在原子内转动的电子的能值与放出的辐射频率之间的一种抽象关系。虽然这种关系使我们能够对光谱的结构作出种种预测——它们都辉煌地得到了确认——,但是对于原子放射和吸收量子的过程它却什么也没有告诉我们。它仅仅允许我们陈述说,这些过程的发生不遵从任何定律——换句话说,即这些过程的发生只受概率法则的支配。德布罗意把这种在辐射中呈现出来的波粒二象性提高到描述自然的普遍原理的地位。他认为,一切质量为m的粒子(按照相对论该粒子含能量mc)都一定与一个频率为v的波相联系,其中v由关系mc=hv决定①。很快,实验就确认粒子射线确实具有波的特性,并具有所预言的