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。

1617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。