美国人却还能做出,学物理能做什么论文( 五 )


之后,克拉麦斯同我还讨论了散射光频率与入射光频率不同的散射现象 。在这种现象中,散射光量子与入射光量子不同,因为当散射时原子从一个态跃迁到另一个态 。这种现象那时刚被喇曼在带光谱中发现 。在这些场合要写出色散公式时,就不单要谈到爱因斯坦的跃迁几率,而且也要谈到跃迁振幅,必须给振幅以相位,并且须将两个振幅相乘——比方说,从态m到态n的振幅乘上从态n到态k的振幅等等,然后对中间态n求和 。
只有做了这些以后,才得出色散的合理公式 。这样,我们看到,不把注意力集中到定态的能量而是集中到跃迁几率和色散以后,结果得出一条探索事物的新途径 。事实上,如我适才所说,克拉麦斯和我写人我们的色散论文中的这些乘积之和,差不多已经就是矩阵之积 。从那里只要再走很小一步就可以说,好吧,让我们抛弃电子轨道的整个想法,让我们简单地用相应的矩阵元来代替电子轨道的傅里叶分量吧 。
我必须承认,在那时我还不知道矩阵为何物,不知道矩阵乘法规则 。但我们可以从物理中学到这些运算,尔后发现那正是数学家所熟知的矩阵乘法 。这时我们可看到,与分立定态联系着的电子轨道的概念,实际上已被抛弃了 。然而分立定态的概念仍保存着 。这概念是必要的,它在观测中有其根据 。但电子轨道不能同观测联系起来 。所以它被抛弃了,留下的是这些坐标的矩阵 。
似乎应当提一下,在1925年发生这些之前,玻恩于1924年在哥丁根讨论班上已强调指出,把量子论的困难单单归诸辐射与力学体系间的相互作用,是不正确的 。他宣传了这种想法:力学必须加以改造,必须用某种量子力学来代替,方能提供理解原子现象的基础 。之后,矩阵乘法也规定了 。玻恩与约尔当,和狄拉克独立地发现,在我第一篇论文中加于矩阵乘法的那些附带条件,实际上可写成qq-qp=h/2πi这样精致的形式 。
这样一来,他们便能为量子力学建立起一个简单的数学方程 。但即便到这时候,谁也说不出分立定态究竟是什么,所以现在来谈谈我这个报告的第二部分——态的概念 。在1925年,确实已有了计算原子分立能量值的方法 。并且至少在原则上,也已有了计算跃迁几率的方法 。但原子的态是什么呢,怎样才能描述它呢,它不能根据电子轨道来描述 。
直到此时,态只能用能量和跃迁几率来描述,但原子的图象却一点也没有 。何况也很显然,有时还有非定态 。最简单的非定态的例子,是穿过云室的电子 。因此问题实质上是,怎样处理这种可在自然界中出现的态 。穿过云室的电子的径迹这样的现象,能不能用矩阵力学的抽象语言来描述呢?幸而,那时薛定谔已经发展了波动力学 。在波动力学中,事物看起来很不相同 。
在那里,对分立定态可以定又一个波函数 。有一段时候薛定谔想过,分立定态可发展成如下图象:一个三维驻波,它可以写成一个空间因数与一时间周期函数e iωt的乘积,这个波函数绝对值的平方意味着电子密度 。这种驻波的频率则使之等同于光谱定律中的项 。这是薛定谔概念中决定性的崭新之点 。那些项并不一定意味着能量,却是意味着频率 。
因此薛定谔走到了分立定态的一个新的“经典”图象,起初他相信,真的可以把这个图象应用于原子理论的 。但没多久便看出,那也还是不行 。1926年夏,在哥本哈根曾有十分激烈的争论 。薛定谔认为,物质按波函数环绕原子核连续分布的原子波动图象,可以代替量子论的旧模型 。但是与玻尔讨论导致的结论却是,这种图象甚至不能解释普朗克定律 。

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