Et historisk perspektiv

Den sære kvanteverden

Kvanteteoriens start: 1ste Solvay Kongres, 1911

Einsteins lov for fotoelektricitet:

Eelektron = hν – P

dvs. retlinet sammenhæng (E, ν)

Millikans måledata, 1916:

,...4,3 ,121

22

n

ncRf

3

4222h

meZR

“Jeg vil forfærdelig gerne lære Bohr at kende, dette menneske er af en herlig intuitiv begavelse.”

(Einstein, brev af 1919).

“Turen til Oslo var smuk, men det smukkeste var de timer, jeg tilbragte med Bohr i København. Han er et højt begavet og excellent menneske.”

(Einstein, brev af 1920).

Niels Bohr fik i 1922 tildelt Nobelprisen i fysik for ”hans studier af atomernes struktur og den stråling, der hidrører fra dem.”

Bohrs orbital-model for atomer, anno 1922

”Thomsen-Bohr” version af det periodiske system

● Lyskvanter

● Rum-tids-beskrivelse

● Beskrivelse ved diff. ligninger

● Kontinuitet & kausalitet

imod

Bohr Heisenberg Pauli Born

for

Einstein Schrödinger de Broglie Laue

To forskningsprogrammer i kvantefysik

Bohrs Institut på Blegdamsvej

”Atomfysikkens Mekka”

Louis de Broglie: partikler som bølger?

”Hvis vi skal bibeholde disse forbandede kvantespring (verdammte Quantenspringerei), så fortryder jeg at jeg er blevet involveret i kvanteteorien.”

Schrödinger til Lorentz, 1926

”Bohr er et usædvanligt intelligent menneske; han taler med en så dyb indre overbevisning, at det er svært ikke at blive bevæget af hans argumenter.”

Schrödinger til Einstein, 1936

Schrödinger: Elektronen opfattet som en ”bølgepakke”

1933: Nobel Prize, shared with Dirac, for their ”discovery of new and productive forms of atomic theory.”

Heisenberg received the prize for 1932.

Dobbeltspalte-eksperiment,

lysbølger og elektroner

Heisenbergs usikkerhedsrelationer

”En intelligens der vidste, hvordan alle kræfter virker i naturen … ville i en enkelt formel kunne omfatte universets største legemer såvel som de mindste atomers: Intet ville være uvist for dette væsen, og hele fremtiden såvel som fortiden ville stå klar for dets øjne.”

Kvantemekanisk ubestemthed

◙ Henfald af Ra-kerne

Ra → Rn + α t½ = 1600 år

→ akausalitet!

◙ Heisenbergs usikkerhedsrelation

∆p ∆q > h (h = 6,6 × 10-34 Js)

→ indeterminisme!

Radioaktivitet – et (akausalt) kvantefænomen

Robert Brown (1773-1858)

Brownske bevægelser – tilfældige eller lovbestemte?

Ved Solvay-kongressen i 1927 diskuterede man kvantemekanikken og dens fortolkning. Einstein var skeptisk og søgte at imødegå Bohrs og Heisenbergs synspunkter.

Bohrs komplementaritets- princip:

”En ny beskrivelsesmåde … i den betydning at enhver given anvendelse af klassiske begreber udelukker den samtidige brug af andre klassiske begreber som i en anden sammenhæng er lige så nødvendige for en forståelse af fænomenerne.”

Bohrs tankeeksperimenter i hans diskussioner med Einstein.

-- er elektroner partikler eller bølger?

-- er Heisenbergs usikkerheds-princip absolut gyldigt?

EPR paradokset

Referencer til EPR-artikel

Lukket kasse

Kassen åbnes

Ψkat = (Ψdød + Ψlevende) ??

Referencer til Schrödinger-kat-artikel

Einstein om kvantemekanikken

”Heisenbergs og Bohrs beroligelsesfilosofi – eller religion? – er så snedigt konstrueret, at den udgør en blød sovepude for den sande troende … På mig virker religionen forbandet dårlig.” (1926)

”Kvantemekanikken … er ikke den sande Jacob. Teorien bringer os næppe nærmere til den Gamles hemmeligheder. Jeg er overbevist om, at Han ikke spiller med terninger.” (1935)

”Det må synes, som om jeg ligner en struds, der altid gemmer sit hoved i det relativistiske sand for ikke at skulle se på de onde kvanter.” (1954)

”Mennesker er i deres tænkning, følelser og handlemåde ikke frie, men lige så årsagsbestemte som stjernerne i deres bevægelse. … Jeg tror overhovedet ikke på den frie vilje i en filosofisk forstand.”

Einstein og Bohr diskuterede kvantemekanikkens mening og fortolkning ved flere lejligheder, men uden at blive enige.

Bohr og Einstein 1930 Bohr, J. Franck, Einstein, og I. Rabi 1949

I 1949 beskrev Einstein Bohrs atomteori som et ”mirakel”, der var produktet af ”den højeste form for tankemæssig musikalitet” og Bohrs ”enestående instinkt.”