《爱因斯坦光盒》PPT课件.ppt

爱因斯坦光盒爱因斯坦和玻尔在关于量子力学上的争论是本世纪物理学发展史上最重要的事件之一.1927年九月，在意大利科摩(Como)召开了一次纪念义大利科学家伏打(1745-1827)逝世一百周年会议，许多世界知名科学家应邀参加玻尔在会议中首度公开地演讲他的互补原理(complementaryprinciple)玻尔采用了大量的哲学语言来阐释互补原理，使大家感到震惊与困惑!当时大多数人对于测不准关系及互补原理的深刻内涵还不大明了.爱因斯坦并未参加科摩会议，这还是他首次听到玻尔亲自阐述互补原理和对量子力学的诠释爱因斯坦一直对量子力学的机率解释感到不满，他曾在写给玻尔的信中提到:量子力学虽然令人赞叹，但在我的心中有个声音告诉我，它还不是那真实的东西我无论如何不相信上帝会在掷骰子!因此人们急切地想知道爱因斯坦对玻尔观点的反应爱因斯坦起来发言，表示赞同量子力学的系综(ensemble)机率解释德布罗意-薛定谔波不是代表单个粒子，而是代表分布在空间中的一个粒子系综理论所提供的信息是关于这个过程的系综的，因此不赞成量子力学是描述单一过程的完备理论爱因斯坦的发言立即激起了与会学者的热烈讨论.二人都试图说服对方,可又都非常坚决的坚持自己的观点.最后谁都不能将对方说服.三年后，第六届的索尔维会议开幕了这次爱因斯坦经过了三年的深思熟虑，想到了一个实验.他在黑板上画了一个盒子，盒上有一个小孔H，H可由快门S来启闭快门则由盒中的时钟机械置来控制，小盒的重量是可以测量的盒中装有一些辐射物质可以调节快门使得刚好放出一个粒子之后就关闭透过时钟，可以精确的量出粒子放出的时间另外，测量粒子放出后盒子的重量，也可以知道粒子的质量经由E=mc2的关系式，能量也可以准确地计算出来于是违反了Eth/2的测不准关系这就是著名的爱因斯坦光盒(Einsteinsbox)实验由于实验根本不涉及观测仪器的问题，根本没有外来粒子会改变粒子的运动所以测不准关系破灭了，因果律和准确性都恢复了一场新的论战剧性的展开了这会儿玻尔遇到了严重的挑战，无法马上找到问题的答案他喃喃地说，如果爱因斯坦是对的，那物理学就完了他和他的同事一夜未眠，检查实验的每一个细节，想要找出爱因斯坦到底错在那里经过通宵的奋战之后，玻尔终于找出了反驳爱因斯坦的办法第二天，玻尔也在黑板上画了一个草图给出量称小盒重量的方法他用弹簧把小盒吊起来盒上有一指针，可以沿固定在支架上的标尺移动这样就可以读出小盒在粒子跑出前后的重量了玻尔请大家回忆爱因斯坦的广义相对论中的等效原理当时钟在重力场中发生位移时，它的快慢会发生变化当粒子跑出盒子而导致盒子重量变化时，盒子将在重力场中移动一段距离这样子读出的时间也会有所改变，因而导出测不准关系这是广义相对论中著名的红位移公式：T=T/c2？公式表示一个在重力场中移动的时钟，在移过一个位势差时在时间T内时钟快慢的改变玻尔随即用红位移公式导出了测不准关系爱因斯坦不得不承认玻尔的推论是无懈可击的!他自己在设计这个理想实验的时候，居然没有考虑到广义相对论的效应，实为一大疏忽，真是遗憾!玻尔用爱因斯坦的相对论驳倒了他本人,取得了胜利因为量子力学本身不能证明机率特性是微观粒子本身的属性。爱因斯坦失败了，但是并没有被说服相反的，由于爱因斯坦坚持他的信念，而把论战提升到更高的境界并在物理学及哲学上产生许多新的问题参考:量子力学学习网谢谢观看周立(0310311)周建贞(0310310)雪之烨(0310304)(不参加演讲)