量子力學(xué)

Квантовая механика

    物理學(xué)的一個(gè)部分，它研究微觀客體——電子、質(zhì)子、中子和其他“元”粒子以及原子、原子核的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。微觀客體的運(yùn)動(dòng)和普通物體的運(yùn)動(dòng)具有質(zhì)的區(qū)別：它不是沿著軌道移動(dòng)。正如實(shí)驗(yàn)所證明的，微觀粒子顯露出二象性：它們表現(xiàn)出微粒的某些性質(zhì)，同時(shí)也表現(xiàn)出波的某些性質(zhì)。就是說，微觀粒子在猛烈撞擊的條件下，和微粒一樣，其活動(dòng)范圍是很小的，但同時(shí)它在運(yùn)動(dòng)中卻和波一樣，占有很大的空間范圍。這種運(yùn)動(dòng)在空間和時(shí)間中顯露出周期性。微觀粒子的運(yùn)動(dòng)在每一瞬間都是由包含微觀粒子的整個(gè)體系中的物理?xiàng)l件決定的。微觀粒子的這些特點(diǎn)也決定了由微觀粒子所構(gòu)成的復(fù)雜體系的性質(zhì)。例如，不可以同量子論以前的物理學(xué)一樣把原子想象為由空間中截然分開的微粒組成；復(fù)雜的原子中的每一電子，在空間不是和其余電子隔離的；每一微觀粒子都是屬于整個(gè)體系的，盡管它同時(shí)保存著局限于這股體系中一個(gè)小部分的能量和表現(xiàn)自己與體系無關(guān)的個(gè)性的能力。

    微觀粒子和微觀體系的這些性質(zhì)表現(xiàn)在量子力學(xué)的規(guī)律中。量子力學(xué)的基本規(guī)律性表現(xiàn)出表徴微觀粒子的微粒性的物理數(shù)量（微觀粒子的能量和動(dòng)量）與表徴微觀粒子的波動(dòng)性的數(shù)量（波的頻率和長(zhǎng)度）之間的關(guān)系：粒子的能量和與粒子運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系的波動(dòng)過程的頻率成正比，而動(dòng)量（運(yùn)動(dòng)的量）與波的長(zhǎng)度成反比。因此，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)是由一些內(nèi)容上與古典物理學(xué)中類似的數(shù)量不完全相合的數(shù)量所表徴的。

例如，動(dòng)量（運(yùn)動(dòng)的量）不是在任何一種微觀粒子的狀態(tài)下都是微觀粒子運(yùn)動(dòng)的度量（而對(duì)大粒子說來則是這樣的），而只有在微觀粒子和外部環(huán)境聯(lián)系不緊密的“自由”狀態(tài)下，動(dòng)量才是微觀粒子運(yùn)動(dòng)的度量。微觀粒子的坐標(biāo)（微觀粒子所局限的空間范圍）取決于外部條件，取決于一個(gè)粒子和其他粒子聯(lián)系程度。

    從量子力學(xué)的規(guī)律中得出了大家所知道的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系這個(gè)結(jié)論。根據(jù)測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系，微觀粒子的局限范圍和微觀粒子的動(dòng)量的測(cè)不準(zhǔn)程度（“彌漫”）之間存在著這樣的關(guān)系：微觀粒子的聯(lián)系愈緊密，微觀粒子在相互作用時(shí)所占的空間范圍愈小，則表徴微觀粒子這種“自由”粒子的個(gè)體活動(dòng)的動(dòng)量就愈測(cè)不準(zhǔn)。反之，粒子的聯(lián)系愈是不緊密，則粒子運(yùn)動(dòng)的空間范圍愈大，它的動(dòng)量也就愈測(cè)得準(zhǔn)。

    我們發(fā)現(xiàn)了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，就能夠解釋很多由實(shí)驗(yàn)確定的事實(shí)和規(guī)律性，首先能夠解釋原子和分子的特殊穩(wěn)定性以及它們只有通過間斷的“小數(shù)量”或者量子（“量子力學(xué)”“這個(gè)名稱就是由此而來的）才能放出或吸收能量這一事實(shí)，同時(shí)就能夠預(yù)言一系列以前大家都不知道的現(xiàn)象，特別是電子和其他微觀粒子的衍射現(xiàn)象。下述的電子的衍射現(xiàn)象特別明顯地表現(xiàn)出微觀客體的二象性。當(dāng)具有同樣動(dòng)量的電子的流透過整齊地排列的原子組合時(shí)（例如透過結(jié)晶薄膜），電子流被原子組合所散射，然后又落到屏幕上，屏幕上每一電子所射中的地方都發(fā)出閃光，那時(shí)在屏幕上便準(zhǔn)確地出現(xiàn)了相互交替的明暗環(huán)（或明暗圈），于是得到了一幅和x射線（波）通過結(jié)晶體時(shí)的衍射圖畫完全相似的圖畫?？梢姡娮泳窒抻谝惶幓顒?dòng)時(shí)類似粒子，同時(shí)在運(yùn)動(dòng)時(shí)又類似波。量子力學(xué)對(duì)原子（或者分子）能量的量子化解釋如下：既然電子的經(jīng)常運(yùn)動(dòng)與使電子跟原子核和其他電子相聯(lián)系的電場(chǎng)的全部結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，既然它具有波的運(yùn)動(dòng)的特征（這種運(yùn)動(dòng)受波動(dòng)規(guī)律的控制），所言它不能是別的運(yùn)動(dòng)，而原子中電子的能量也不能不斷地改變?yōu)槿我庑〉臄?shù)量。所言，原子中電子的長(zhǎng)久運(yùn)動(dòng)是量子化的運(yùn)動(dòng)，它們的能量只能具有許多斷續(xù)的數(shù)值。這說明了原子的特殊穩(wěn)定性，原子在每秒鈡內(nèi)和其他原子發(fā)生千百萬次的碰撞，但在大多數(shù)的情況下，它保持著自己的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。量子力學(xué)也說明了許多其他的事實(shí)，其中包括化學(xué)鍵的本性，固體——金屬、半導(dǎo)體、絕緣體（電介質(zhì)）——類型的差別，原子放射光譜的結(jié)構(gòu)等等。量子力學(xué)是某些新技術(shù)部門的基礎(chǔ)之一。

    雖然量子力學(xué)有很大的成就，但由于在資產(chǎn)階級(jí)物理學(xué)中流行著對(duì)這一理論的主觀唯心主要的歪曲，并且由于這種歪曲也曾影響過某些蘇聯(lián)物理學(xué)家，它的反之仍然是緩慢的。資本主義國(guó)家中有許多物理學(xué)家（包括對(duì)量子力學(xué)的創(chuàng)立有很大貢獻(xiàn)的海森堡、波爾、施略丁格爾在內(nèi)），堅(jiān)持主觀唯心主義的這些觀點(diǎn)，以歪曲的形式提出量子力學(xué)。唯心主義者把電子和其他的微觀粒子看做舊有意義的粒子，宣稱電子運(yùn)動(dòng)的特殊規(guī)律是根本不可理解的，其實(shí)這些規(guī)律是根本不可理解的，其實(shí)這些規(guī)律都是由電子的本性所決定的。它們斷言，表徴微觀粒子運(yùn)動(dòng)的物理數(shù)量似乎是宏觀的，是和微觀客體的本性不合適的。按照它們的意見，科學(xué)在原則上是不能發(fā)現(xiàn)宏觀特性以外的其他運(yùn)動(dòng)特性的，因?yàn)橐磺形锢碇R(shí)”按其本質(zhì)說來都是“宏觀的”，而物理知識(shí)之所以是宏觀的，乃是由于認(rèn)識(shí)的主體——人——是宏觀的生物。唯心主義者斷言，微觀粒子或者具有這些性質(zhì)或者具有那些性質(zhì)（相互“并協(xié)性的”性質(zhì)），是由所應(yīng)用的儀器決定的。儀器似乎“造成”客體的狀態(tài)。唯心主義者竟達(dá)到了否認(rèn)微觀過程中的因果性、承認(rèn)電子的“意志自由”和其他的神秘主義的地步。隨之就得出了一些反動(dòng)結(jié)論，即認(rèn)為量子力學(xué)具有普遍性、認(rèn)為不可能有更深?yuàn)W的微觀過程的理論。量子力學(xué)的真實(shí)內(nèi)容駁倒了唯心主義者這些危害科學(xué)的捏造。微觀客體的運(yùn)動(dòng)取決于微觀客體不依賴觀察者而存在于其中的那些客觀物理?xiàng)l件，而不是取決于僅僅揭露粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的宏觀儀器。量子力學(xué)的概念實(shí)際上是恰如其分地表明了微觀客體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特殊性，它決不僅僅是“宏觀的”概念。蘇聯(lián)科學(xué)家指出，對(duì)量子力學(xué)所做的主觀主義解釋是根本站不住腳的，是徹頭徹尾反動(dòng)的。但是，在蘇聯(lián)物理學(xué)家面前還擺著對(duì)量子力學(xué)做徹底唯物主義的解釋的任務(wù)，還擺著進(jìn)一步概括和反之量子力學(xué)的任務(wù)。