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薛定谔创立的波动动力学是怎样的?

发布网友 发布时间:2022-04-25 08:16

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热心网友 时间:2023-06-01 10:57

薛定谔(1887~1961),奥地利著名的理论物理学家。他在1921~1927年担任苏黎世大学数学物理学教授期间,创立了波动力学。

薛定谔读了爱因斯坦关于量子统计论的论文后,认为旧量子论是不能令人满意的,所以他开始用全新的观点去研究原子结构问题。薛定谔于1926年1月、2月、5月和6月接连在德国《物理学纪事》上发表了一组4篇题为《作为本征值问题的量子化》的论文,最后一篇是在6月22日左右送到杂志社的。这4篇论文建立了完整的波动力学。

他在1月份的论文中,建立并用经典力学的哈密顿—雅可比方程和变分方法求解了氢原子的定态薛定谔方程、能级公式,用本征值代替了原来的玻尔—索末菲量子化条件,从而把量子化问题归结为本征值问题,这正是薛定谔建立波动力学的一条具有创造性的主线和突破口;在2月份的论文中,他建立并求解了含时薛定谔方程,还通过经典力学与几何光学的类比阐述了波动力学和波函数的意义;5月、6月发表的论文详细叙述了与时间无关的薛定谔微扰理论和含时间的薛定谔微扰理论。

波动力学大大发展了德布罗意的思想,进一步解释了微观物体波粒二象性的本性。这一理论已成为研究原子、分子等微观粒子的有力工具,并奠定了基本粒子相互作用的理论基础。薛定谔方程是非相对论性理论,因为它建立在不发生实物粒子的产生和湮灭、实物粒子的速度远小于光速这两个假设之上。

由于建立了新型原子理论,薛定谔和狄拉克共同获得了1933年度诺贝尔物理学奖。英国数学家威尔斯解决费马猜想

1630年左右,法国数学家费马(P?D?Fermat)对古希腊丢番图的著作《算术》第二卷的第八命题进行了推广,得到了如下一个命题:当n≥3时,不定方程xn+yn=zn不存在正整数解。这就是费马猜想。

自费马去世后,许多数学家如莱布尼兹、欧拉(L?Euler)、勒让德(A?M?Legerdre)、高斯、柯西、狄利克雷(P?G?L Direchlet)和库默尔(E?E?kummer)等试图证明这一猜想,但有的只给出了作为特殊情形的证明,有的甚至给出了错误的证明。

再困难的问题也阻止不住人们对它的探求。1955年,日本数学家谷山和志村提出了谷山-志村猜想。1986年,德国数学家弗赖(G?Frey)发现,如果谷山-志村猜想成立,则费马猜想成立。同年,美国数学家里贝(K?Ribet)证明了塞尔(J?P?Serre)的“水平约化猜想”。因此,要证明费马猜想,只需证明谷山-志村猜想成立。上述工作为威尔斯最终解决费马猜想铺平了道路。

威尔斯于1954年4月11日出生于英国剑桥,十岁时就对费马猜想产生了浓厚的兴趣,费赖和里贝的工作极大地鼓舞了威尔斯,之后,威尔斯便制定了详细的计划,并全身心地投入到了费马猜想的研究中去。1993年6月23日,威尔斯在做完题为“椭圆曲线、模型式和伽罗瓦表示”的演讲后,以平静的语气向与会者宣布:“我证明了费马猜想。”然而,威尔斯并没有立即发表自己的论文,而是不断地检查其中的错误,经过近两年的修改、完善,才于1995年5月将论文全文发表。至此,困惑数学界300多年的难题解决了,威尔斯也因此于1998年获得了菲尔兹特别贡献奖。

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