題:
如果愛因斯坦不同意為什麼他會幫助量子理論的發展?
user3459110
2014-10-29 11:08:57 UTC
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我讀了斯蒂芬·霍金(Stephan Hawking)寫的《時間簡史》。它說愛因斯坦在量子理論的發展中幫助了像保利這樣的科學家,甚至因為他們的貢獻而與他們分享了諾貝爾獎,但是直到他垂死的那一天,他並不同意該理論。他甚至引用了這樣的話:

我一個人不相信他在玩骰子。

如果他非常反對理論,那麼然後他幫助了它的發展?

閱讀我的答案。他的名言“他不玩骰子”已脫離上下文。他對QM的哥本哈根解釋做出了回應,然後相信觀察者會影響波函數的崩潰。我們知道這是錯誤的;然而,當愛因斯坦還活著時,這是一個普遍的信念(由玻爾本人提出)。
從科學上講,幫助發展包括盡最大努力戳破理論中的漏洞,以迫使該理論進一步發展以作出響應,從而加強該理論。這裡加強意味著使理論能夠解釋或考慮到似乎不一致的地方。
五 答案:
Danu
2014-10-29 13:02:55 UTC
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愛因斯坦在“早期”對量子理論做出了許多重要的貢獻。 1905年,他著名的 minulis mirabilis 發表了關於光電效應的論文,奠定了現代理解光子(即量化波包)的基礎。

這是海森堡,薛定er,狄拉克,博恩等人正確制定量子力學基礎的二十年。當時,愛因斯坦的工作對他或其他人還不清楚對於這個問題。另一個重要的貢獻出現在1924年,當時愛因斯坦(Einstein)確保將玻色(Bose)後來被稱為玻色-愛因斯坦(Bose-Einstein)統計的工作發表在主流雜誌上。然而,到那時,愛因斯坦已經非常擔心量子力學的基礎以及它所呈現給我們的完全確定性。

在那之後,愛因斯坦並沒有做太多的“建設性的”工作。量子力學方面的工作,但他的不斷批評對迫使量子力學的支持者塑造他們的思想並考慮它們在復雜情況下的應用非常重要。這種情況最著名的例子是1927年的第五屆索爾維會議,當時愛因斯坦與尼爾斯·玻爾正面交鋒,提出了海森堡原理的一些“矛盾之處”,玻爾一次又一次提出反駁。

我不會認真介紹愛因斯坦後來關於EPR悖論的工作;我認為Logan Maingi的答案已經充分解決了這一問題。最後,我想指出的是,愛因斯坦關於量子理論的建設性大部分工作是在對該理論進行了很好的理解之前完成的,但是他在培養量子力學發明者的思想方面的重要性不可小視。被低估了。我認為愛因斯坦是反對量子理論的人,這是不公平的:他只是認為這不是最終理論。

愛因斯坦還有另外兩個貢獻。他利用所謂的A和B係數,對普朗克的黑體輻射定律進行了新的,極其清晰的推導。而且,海森堡和薛定er都認為與愛因斯坦的對話在幫助他們制定量子力學版本方面具有決定性的影響。薛定er提到愛因斯坦的“簡短而無限遠見的言論”。海森堡敘述了一次談話,愛因斯坦說,這是一個人的理論告訴一個原則上可以觀察的東西,而不是相反的東西。
Logan M
2014-10-29 12:56:45 UTC
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愛因斯坦完全拒絕量子力學並不是真的。他承認,正如1935年任何合格的物理學家一樣,它在各種情況下都提供了數值上準確的預測。在那一年,他引入了 EPR悖論,這表明量子力學不尊重局部性。在狹義相對論中。特別是,如果一個人在空間上考慮兩個自旋的糾纏狀態,並測量其中一個的自旋,則另一個的狀態就必須立即更改以適應第一個的測量。他認為這種遠比光速快的動作與任何“對現實本質的合理定義”都不符。這是他當時對量子力學的最大反對。當然,在這些問題對他來說還不明顯之前,愛因斯坦也曾做過一些量子力學的早期工作。

因此,愛因斯坦選擇不完全拒絕量子力學,而是傳統的解釋。他贊成這樣一種理論,在該理論中,所有物理測量值均已確定,但無法全部測量。這就是所謂的隱變量理論,認為量子力學並不完整,而且存在額外的局部自由度,這將使該理論本質上是經典的。但是,這些額外的“隱藏變量”不希望在實踐中進行測量,因此最終我們將看到量子力學。這種哲學立場有時被稱為“局部現實主義”。

局部現實主義雖然不需要解釋任何物理量度,但一直保持良好的實驗地位,直到1964年。到那時為止,主流觀點是,任何量子力學理論都可以轉化為局部隱藏變量理論,儘管沒有一個人確切地知道怎麼做。那年,貝爾推導出了他現在著名的不等式,表明量子力學預測某些測量之間的相關性要比任何經典的隱變量理論所能容納的小。這就產生了實際的測量結果,這些測量結果明確表明局部隱藏變量不是我們本性所擁有的。到那時,要么要么滿足非局部隱藏變量(對愛因斯坦不太滿意),要么就解決量子力學。愛因斯坦在1955年去世時,壽命還不夠長,不得不做出這一決定。

因此,愛因斯坦認為量子力學是不正確的並不多。相反,他認為這是不完整的。他後來對它的沮喪之處在於,沒有人設法弄清楚如何使用隱藏變量來實現它(甚至很少有人在嘗試)。當他說諸如“上帝不玩骰子”之類的話時,他並不是在說量子力學是錯誤的,甚至是不完整的,而且他很沮喪,沒有人在做他認為必要的事情來完成它。從歷史的角度來看,我們可以看出他是錯的,但在當時這似乎是合理的立場。

這是一個有趣的答案。我想說您對EPR有深刻的了解。我感到沮喪的是,人們沒有清楚地理解該論點,請在此處查看我的問題,它更多是評論而不是問題:http://physics.stackexchange.com/questions/114651/what-are-the-implications鐘聲定理
當論點清楚而簡單時,人們為什麼要寫“局部隱藏變量”:要么預先確定了測量的屬性,要么像愛因斯坦所說的那樣,存在“距離遙遠的詭異動作”。貝爾表明預定的屬性不起作用。您似乎很清楚地理解了這一論點。但是,我不得不問:您不覺得這與狹義相對論背道而馳嗎?
Michael Weiss
2014-10-30 20:59:20 UTC
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關於愛因斯坦對量子理論的間接貢獻的更多信息。

在海森堡的自傳文章“理論,批評和哲學”的“愛因斯坦的理論與觀察”部分中,海森堡敘述了他的一次對話。在海森堡提出他的QM版本(稱為矩陣力學)後不久,愛因斯坦就與愛因斯坦見了。

愛因斯坦讓我到他的公寓裡與他討論問題。他問我的第一件事是:“您這種非常奇怪的理論的基礎是什麼哲學?該理論看起來很不錯,但是僅可觀察到的數量意味著什麼?”

這裡愛因斯坦暗示了海森堡的主張,即物理學只應處理可觀測的量。有理由放棄電子軌道的概念。海森堡回應道,

我覺得應該回到那些可以被真正觀察到的數量,我也覺得這只是他在相對論中所使用的那種哲學。因為他也放棄了絕對的時間……好吧,他嘲笑我,然後他說:“但是您必須意識到這是完全錯誤的。”我回答:“但是,為什麼不使用這種哲學呢?”他說:“哦,是的,我可能已經用過了,但仍然是胡說八道!”

愛因斯坦向我解釋說,這實際上是相反的。他說:“是否可以觀察事物取決於您所使用的理論。是決定可以觀察到什麼的理論。

Heisenberg解釋說,這種對話使他深信不疑。他的不確定性原理達到頂點。

轉向薛定ding,在他的論文“關於海森堡-博恩-喬丹量子力學與礦的關係”的腳註中,他寫道:

我的理論受到了L. de Broglie以及A. Einstein的簡短但無限遠見的啟發(Berl。Ber。1925,p.9ff)

我相信所引用的論文是愛因斯坦關於玻色-愛因斯坦統計的第二篇論文。

Ondřej Černotík
2014-10-29 13:21:25 UTC
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儘管到目前為止提供的答案都是好的,但他們的作者忘了提及愛因斯坦與量子力學的分歧的起點是什麼-哥本哈根的解釋。這種(最新的)對量子力學的最廣泛的解釋是,在測量之前,可觀察到的量沒有特定的值,此後,系統的量子狀態隨機崩潰為可能的測量本徵態之一。正是這種固有的隨機性困擾著愛因斯坦(不僅愛因斯坦,另一個著名的例子是薛定ed的貓,它同時死了還活著,直到人們測量了它的狀態)。這也引起了EPR悖論中的超光子效應,並引出了關於上帝不玩骰子的說法。

愛因斯坦對量子物理學的主要貢獻-光電效應的解釋比20年前大哥本哈根的解釋,是在量子力學的早期就提出來的。另一方面,EPR悖論早於哥本哈根的解釋,其主要目的是顯示其明顯的不一致之處。因此,愛因斯坦沒有矛盾之處,可以幫助他發展出他不同意的理論。

“另一方面,EPR悖論早於哥本哈根的解釋”。那應該是“年輕”嗎?
Albert Heisenberg
2016-08-06 03:48:10 UTC
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  1. 他的光電效應定律(一個不正確的稱呼-應當真正地稱為輻射場的量化)。

  2. 他的論文在比固體熱(1906)

  3. 他關於量子振動的論文(1907)...請記住,他是世界上唯一致力於量子理論的物理學家,甚至考慮到像Poissant和Maxwell這樣的偉大思想家已經“證明”了光是波,玻爾認為他的量化能量(即光子)的想法很愚蠢。至少在1911年第一次索爾維會議之前,還沒有一位著名的科學家相信愛因斯坦1905年的論文,甚至那時絕大多數還是“量子懷疑論者”。

  4. ol>

    4.In 1909年,愛因斯坦率先表明熱輻射場的統計波動既顯示了顆粒狀行為又顯示了波浪狀行為。他是第一個證明後來成為互補原理的例子。

    1. 1916/1917是愛因斯坦最被低估的論文。在完成了他的巨著《廣義相對論》之後,他轉向了物質與輻射的相互作用,從而建立了輻射的量子理論。他再次基於統計數據和波動來論證。玻爾在1913年關於氫的論文中引入了一個至關重要的新概念,稱為穩態,但是玻爾模型的主要特徵可以解釋為絕對的廢話,因為根據電磁理論,電子會強烈輻射,並在撞入原子核時發出寬光譜。在這裡,我們看到了古典定律中的矛盾之處,但玻爾氫模型的主要性質卻取決於這些定律。
    2. ol>

      愛因斯坦一直是原始思想家,他並沒有以普朗克輻射定律給出的眾所周知的熱輻射領域為出發點。相反,他假設原子處於熱平衡狀態,然後推導了維持平衡所需的輻射場的特性。你猜怎麼了?事實證明,該磁場是由普朗克輻射定律精確給出的。他設法根據大多數經典原理創建量子效應(受激和自發發射)。他使用維恩位移定律,規範的玻爾茲曼分佈,坡因定理和微觀可逆性-都是經典的。唯一的量子思想是穩態的概念。然而,從這些因素來看,他是第一個創建基本輻射過程的完整描述和光子一般屬性的完整描述的人。在他的1917年論文中,他創造了普朗克輻射定律的新穎優雅的派生詞,以及玻爾頻率定律的證明。其中,他回答了一個問題,即原子氣體如何與輻射場保持平衡而保持其穩態分佈。

      上述自發發射的新穎概念體現了物質與真空的基本相互作用,是一項出色的諾貝爾獎值得的成就。為什麼?自發發射設定所有輻射相互作用的標度。例如,吸收率和受激發射率與自發發射率成正比。自發輻射可以看作是最終的不可逆過程,也是自然界中噪聲的基本來源。隨著腔量子電動力學的發展-在近乎理想的腔中研究原子系統-在1980年代,物理狀態發生了深刻的變化。在這樣的腔中,自發發射演變成自發的腔振盪。儘管動力學行為已完全改變,但導致自發發射的原子-真空相互作用為該演化設定了時間尺度。愛因斯坦在1917年的論文中首先證明了光子具有基本激發的所有特性,因此,很顯然,他的輻射紙在最終創造量子電動力學中起了重要作用。

      在他1917年論文的第二個輝煌創造中,激發了輻射,我們看到了激光的第一個起源。受激發射是激光器基本原理的基礎,此外,它也是激光器冷卻的基礎。他對熱輻射場中動量傳遞的分析可以立即應用於激光場中的原子運動。如果用原子的自然線寬代替熱場的光譜寬度,則愛因斯坦的粘性阻尼力將引起被稱為光學糖蜜的現象。這種激光冷卻的基本過程在80年代被原子界重新發現。當然,您需要量子力學來完全實現所有輻射機制,但是像這樣的論文對最終成為QM的貢獻很大。

      愛因斯坦的輻射理論提供了光量子的類粒子性質的完整表徵,而回想起來,他正全力以赴地研究這些粒子的統計力學。鑑於他1905年提出的關於輻射能量量化的建議是基於熱輻射熵和粒子系統之間的類比,令人驚訝的是,愛因斯坦沒有擴展其推理方法,即通過將光子視為不可區分來推導普朗克定律。粒子。他非常親密,很明顯,玻色(Bose)本人並沒有意識到自己做了什麼新小說。

      1. 論混沌的量化(1919):在愛因斯坦是第一個指出將經典混沌理論應用於量子態時會出現的基本問題的人(該論文比它的時代早了50年,因為這是我們現在才開始完全理解的問題): http://boulderschool.yale.edu/sites/default/files/files/Einstein_chaos.pdf

      2. 快速追溯到1924年,應用了愛因斯坦而非玻色Bose將光子作為不可區分的粒子與不可區分的原子的氣體進行處理的推理,從而創建了Bose-Einstein統計量,以及後來的Bose-Einstein凝聚。隨後,愛因斯坦提出了玻色-愛因斯坦凝聚的理論,這項工作已獲得6項諾貝爾獎。愛因斯坦距離薛定inger方程式的距離為45%。直到薛定inger閱讀了愛因斯坦的論文之後,他才得出了控制波函數的方程。

      3. 愛因斯坦是第一個將幻影場視為概率密度的人,他將這種概念應用於光子氣體(即概率波)。馬克斯·伯恩(Max Born)本質上是逐字地接受了這個想法並將其應用於電子。博恩一直都承認這一點。

      4. EPR悖論論文:第一篇展示量子糾纏如何從QM方程中出現的論文。

      5. ol>

        *愛因斯坦在波粒二象性方面的工作直接導致了德布羅意關於物質波的論點,而且如果沒有愛因斯坦,德布羅意似乎不太可能想到它。

        愛因斯坦幾乎是早期量子理論的父親,並且是現代量子力學的共同創始人之一。控制微觀領域的三個主要統計系統是:費米-狄拉克統計,愛因斯坦-玻色統計和玻爾茲曼統計。僅憑他在BEC上的工作,他就理應被視為傳奇人物,但他為量子力學做出了巨大貢獻。請檢查他關於混沌量化的論文,它絕對是出色的,並且說明了他的思想對於QM的發展至關重要。



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