第130章 原子研究与量子力学（1/2）

第130章 原子研究与量子力学

从汤姆逊的办公室出来后，李奇维就开始了忙碌的工作。

李奇维一边梳理着原子物理学的发展史，一边在撰写自己的博士论文。

这是他前世养成的习惯。

他喜欢首先从宏观层面，把握住物理理论的发展脉络，理清各理论之间的先后关系。

只有这样，在学习的过程中，才不会被各种人物名字和学说，搞得眼缭乱，分不清重点。

相对论的发展比较单一清晰，没什么可说的。

但是量子力学及原子结构，就非常复杂，涌现出的大神也最多。

公元前400年，希腊哲学家德谟克利特提出了【原子】的概念，他认为万物由原子构成。

16-17世纪，自然科学体系建立后，科学家通过实验，证实了原子是一种真实存在的物质。

此后一段时间，原子一直都是化学家的研究领域。

1789年，法国化学家拉瓦锡定义了原子一词，从此，原子就用来表示化学变化中的最小单位。

1803年，英国物理学家和化学家，道尔顿，在总结前人成果的基础上，创立了著名的原子学说。

该学说认为原子就是小到极致的实心球体，本身不带电，里面什么都没有。

道尔顿还测量了不同原子的质量，他以氢原子的质量为1，规定了其他原子相比氢原子的相对质量。

当然他的测量结果非常粗糙，但也激发了人们对于原子结构的研究热情。

1827年，英国植物学家布朗，用显微镜观察发现，灰尘在水面上会发生不规则运动。

这进一步证明了微粒学说，这一现象也被称为布朗运动。

1877年，德绍尔克思提出，布朗运动是由水分子的热运动导致的。

值得一提的是，在德绍尔克思的基础上，爱因斯坦目前的博士论文，其中一部分内容就是为了解释布朗运动的。

他也从理论上证明了原子是一种真实存在。

尽管有不少新的现象，但是从道尔顿以来，原子不可再分的观点一直影响着物理学家。

直到1897年，汤姆逊发现了电子，这才证明原子内部还有细分结构。

原子本身不带电，而电子又带负电，说明原子内部存在带正电的东西。

它们与电子所带负电荷正好中和，使得原子呈中性。

于是，关于原子内部结构的研究，吸引很多物理学家的加入。

真实历史上：

1911年，卢瑟福通过α粒子轰击金原子的散射实验，证明了原子内部又分为电子和原子核。（现由李奇维提出）

1913年，英国化学家索迪，提出了同位素的概念。

他认为在元素周期表里存在位置相同，而相对原子质量不同的原子。

紧接着，汤姆逊发明质谱仪，发现了几十种不同元素的同位素。

1919年，卢瑟福又通过α粒子轰击氮原子核，发现原子核由质子组成。

1932年，卢瑟福的学生，英国物理学家查德威克，用α粒子轰击铍原子核，又发现了中子的存在。

物理学家这才搞清楚同位素的本质，即原子的质子数相同，但中子数不同，这些原子互称同位素。

后来发现，铀原子存在三种天然同位素：u234、u235、u238。

其中u235是最重要的一种同位素，影响了世界。

1939年，德国物理学家哈恩，用中子轰击铀的原子核，发现了核裂变现象。

至此，原子的结构终于被弄清楚。

原子由带正电的原子核和带负电的电子组成。

原子核又是由带正电的质子和不带电的中子组成。

在这一段时期，伴随着原子结构研究的，则是量子力学框架的建立与发展。

1900年，普朗克提出量子论。（现由李奇维提出）

1905年，爱因斯坦提出光量子假说，解释光电效应。（现由李奇维提出）

1909年，爱因斯坦提出光具有波粒二象性，这是他对量子力学的最大贡献。（现由李奇维提出）

1913年，玻尔提出电子的量子化轨道，为量子力学的发展奠定基础。

1924年，德布罗意提出物质波概念，认为实物粒子也具有波粒二象性。

1925年，海森堡创立矩阵力学，是量子力学的第一个版本。

1925年，泡利提出泡利不相容原理。

1926年，薛定谔创立波动力学，是量子力学的第二个版本。

1926年，狄拉克证明波动力学和矩阵力学在数学上是等价的。

1926年，玻恩提出波函数的概率诠释，后来成为“哥本哈根解释”。

1927年，海森堡提出不确定性原理。

1928年，狄拉克将量子力学和狭义相对论结合，创立相对论量子力学，奠定后世量子场论的基础。