哲学 (5-1)

哥本哈根解释｜源起及含义

作为原子理论，量子力学也许是科学史上最成功的理论。它使物理学家、化学家和技术人员能够计算和预测大量实验的结果，并基于对原子对象行为的洞察创造新的先进技术。但这也是一个挑战我们想象力的理论。它似乎违反了经典物理学的一些基本原则，这些原则自文艺复兴时期现代世界观兴起以来，最终成为了西方常识的一部分。任何关于量子力学的形而上学解释其目的都是为了说明这些违反。

『“哥本哈根解释”』（“Copenhagen Interpretation”）是理解原子世界——这是由量子力学所表征的——的第一个一般性尝试。奠基人主要是丹麦物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr），但维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）、马克斯·玻恩（Max Born）和其他物理学家也对原子世界的全面理解——这与丹麦首都的名字有关——做出了重要贡献。

含义

事实上，玻尔和海森堡从来没有就如何理解量子力学的数学形式体系完全达成一致，他们也从来没有使用“哥本哈根解释”这个术语作为他们思想的联合名称。事实上，玻尔曾经与他认为的海森堡更主观的解释保持距离。这一术语更确切地说是由反对玻尔互补性思想的人引入的一个标签，用来标识他们所看到的20世纪20年代后期出现的『玻尔-海森堡解释』（Bohr-Heisenberg interpretation）背后的共同特征。如今，哥本哈根解释大多被视为『非决定论』（indeterminism）、『玻尔对应原则』（Bohr’s correspondence principle）、玻恩关于波函数的『统计解释』（Born’s statistical interpretation）以及玻尔关于特定原子现象的『互补性解释』（Bohr’s complementarity interpretation）的同义词。

卢瑟福原子模型

1900年，马克斯·普朗克发现，黑体的辐射光谱只出现在由值分开的离散能量中，其中v是频率，是一个新的常数，即所谓的『普朗克常数』（Planck constant）。根据经典物理学，这种连续辐射的强度会随着频率的增加而无限增加，导致所谓的『紫外灾难』（the ultraviolet catastrophe）。能量的吸收和释放是不连续的这一事实与经典物理学的原则相冲突。几年后，阿尔伯特·爱因斯坦将这一发现用于解释光电效应（the photoelectric effect）。他提出光波是量子化的，每个光量子能够传递给阴极电子的能量正好是。下一步进展是在1911年，欧内斯特·卢瑟福进行了一些实验，将阿尔法粒子射入金箔。基于这些结果，他得以建立一个原子模型，其中原子由一个带正电荷的重核组成，重核被带负电荷的电子所包围，就像一个小太阳系。此外，这个模型与经典物理定律相冲突。根据经典力学和电动力学，人们可能会认为，围绕带正电荷的原子核运行的电子会不断发出辐射，这样原子核就会迅速吞噬电子。

玻尔原子模型

当原子理论陷入困境之时，尼尔斯·玻尔出现了，并很快成为该领域的主要物理学家。1913年，玻尔在曼彻斯特拜访卢瑟福时，提出了原子的数学模型，为卢瑟福的模型提供了第一个理论支持，并可以解释氢原子的发射光谱(巴尔末系)（the Balmer series）。该理论基于两个假设:

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