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独立评论

作者: 幻城   方舟子的带头大哥何祚庥的科学文章 (内有转帖) 2011-08-18 06:30:49  [点击:946]
何祚庥:量子力学的运动规律符合三个代表精神

量子力学的建立与科技创新的评价体系
— 纪念普朗克创立量子论100周年


何柞麻

(中国科学院理论物理研究所,北京100080)



[摘要]通过量子力学的建立与发展、奠定了原子能、计算机、光纤通讯、激光技术的理论基础,证明了科学技术是第一生产力的论述的科学性。通过量子力学的发展,论证了江泽民同志关于“三个代表”的理论是科技创新评价体系的根本性标准。

[关键词]量子力学;科技创新;评价标准

[中图分类号]04-1

[文献标识码] A

[文章编号]CN 53-1160/C (2001) 01-0003-06



The Establishment of Quantum Mechanics and the eva1uation System of Scientific and Technological Innovation— In Commemoration of the 100th Anniversary ofthe Establishment of Planch Quantum Theory


HE Zuo-xiu

(Chinese Academy of Science, Beijing, 100080, China)

Abstract: The establishment and development of quantum mechanics lay down the theoretical foundation for the development of atomic energy, computer, fiber-optical communication and laser technology. It also attests to the scientificalness of the theory that science.and technology are the first productive force. The development of quantum mechanics argues that Jiang Zeming's theory on "Three Representativesthe fundamental criterion of the eva1uation system of scientific and technological innovation.

Key words:quantum mechanics; scientific and technological innovation; eva1uation system

1900年的12月14日,普朗克宣布创立了量子论。这是一个划时代的伟大的发现。

一、最子力学开创了人类的高技术时代


量 子力学不仅解释了微观世界里的许多现象、经验事实,而且还开拓了一系列的新的技术领域。首先,量子力学和狭义相对论再加上原子核物理的深刻的研究,共同开 拓了一个新时代— 原子能时代,从而为人类找到了一种可以说“取之不尽,用之不竭”的能源,并有可能将人类活动的踪迹,由地球移到别的星球,如月球、火星等等。然而更为重要 的是量子力学还开辟了一种全新的信息技术,使人类进人信息化的新时代,或又称为电脑时代。量子力学除了应用到原子、分子、原子核、粒子等微观体系外,它还 被应用到固体领域等复杂体系,用它解释了铁磁体、铁电体等物质的电磁性质,也解释了为什么有些材料是绝缘体,有些是导体。尤为重要的是,解释了为什么某些 材料是半导体。而且根据量子力学,在这些半导体中,可以有电子导电、空穴导电等等区别,从而又提出半导体的二极管、三极管等等的观念。后来又发展为集成线 路。大规模集成线路的组合,成为现代电子计算机的技术基础。可以说,没有量子力学,就没有以电脑控制占主导地位的现代化工业。


由 量子力学的深刻的研究所提出的光的受激辐射的原理,还被用来研制种种形态的激光器,广泛地应用于科学实验,制成激光雷达、激光制导以及光武器(又称为“死 光,’) 等等。尤为重要的是激光通讯,它可以通过光纤网络高速而大容量地传播信息,所谓“信息高速公路”就是利用光纤来实现信息量大于10 G-b以上的通讯网络。这已成为当代新经济的重要内涵。顺便说说,描述光纤通讯的光的传播的方程式,却是二维的量子力学方程。


二、量子力学和认识论问题


然而量子力学所给予人们的还不仅仅是科学和技术上的成就,量子力学还丰富和发展了唯物主义哲学,发展了马克思主义的认识论。


首先是量子力学深化了人们对物质和运动的基本规律的认识。古典物理学所追求的一个崇高理想,就是自然界将能由一系列的微分方程或偏微分方程组所描述,在给定的始值条件和边值条件下,人们将能描述和预测世界发展的一切细节。


天体物理学家拉普拉斯曾认为:如果有一个智能生物能确定从最大天体到最轻原子运动的现时状态,就能按照力学规律推算出整个宇宙的过去状态和未来状态,这又称为拉普拉斯式的决定论。


19 世纪的机械论自然观的破灭,并没有改变这一决定论的自然观,只不过由电磁图像代替了力学图像。19世纪下半叶发展出来的统计力学首先把统计规律引人物理 学,但是统计力学所探讨的对象,往往是数达1013的粒子,以致统计涨落所引起的偏差,完全可以忽略。统计力学所给出的预测,仍然是确定的或“决定论”式 的预言。


量子力学打破了这一思维定式。量子力学虽然是微观世界的基本特征—“波粒二象性”的深刻反映和概括,但是这一“波粒二象 性”的物理实质,并没有立刻弄清楚。一个显然的事实是,量子力学中的粒子,并不是通常牛顿力学里所定义的粒子,因为它们不能同时具有确定的位置和动量。量 子力学中的波,又不等同于通常的牛顿力学里的机械振荡中的波,如声波,因为这种“波包”又能扁缩为粒子。量子力学的另一位奠基人玻恩,提出几率波的概念。 量子力学中的波,所描述的是粒子在空间分布或动量分布的概率。所以,量子力学的方程式,一方面在形式上是决定论的,亦即一旦给定了始值条件和边值条件, “波包”就会严格地按照薛格方程式所决定的演化方向而前进;但是量子力学中的“波包”在物理的解释上,却又是概率论的,亦即量子规律是决定论的和随机论的 规律的统一。


量子规律的出现,丰富了人们对自然界发展规律的认识。例如,在生物体发展中虽然有遗传又有变异,但物种的演化,却又按照达尔文所指出的物种要向不断进化方向发展。其本质上的原因,就是自然规律不仅是有决定论的,而且也是有概率论的或随机论的。


自然规律是决定论和随机论的深刻的统一。

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