前言：中文期刊网精心挑选了量子力学和相对论的关系范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
量子力学和相对论的关系范文1
量子力学解释遇到的困难，通常包括：数学形式的抽象、明显的非决定论；测量的不可逆性；测量中观察者的作用；制备与测量的区分；在相隔遥远的客体之间的关联；波粒二象性的疑团等等。将近一个世纪以来，已经发展出几十种解释，各有优劣，争论异常激烈。其中长期以来占据统治地位的是由波尔和海森堡于1927年提出并逐渐发展起来的所谓哥本哈根解释，几乎成为了标准解释。这种解释的最大问题在于它的“反实在性”，因而受到许多质疑和反对。本书所建议的“交易解释”（TI）正是针对这一要害建立的。它是1986年由J.G.Cramer 受到WheelerFeynman的光吸收理论启发而首创的。其基本观点认为一个量子事件是由于超前波与推迟波的一种“牵手”，完成一种“交易”形成的。它明显是一种非定域的解释，与最近关于检验Bell不等式的实验自洽，同时又能够满足相对论的协变性和因果规律。本书作者接受并推广了这种解释，在书中详细地把这种解释与哥本哈根解释进行了比较，特别强调了对于所谓的一些佯谬的不同处理。这种解释最大的优势在于可以把量子力学波函数解释为在空间真实传播的物理的波，而不是像哥本哈根解释中认为的只是人们知识的数学表示。它对于波函数的复数特性以及所谓的“扁缩”给出了清楚的理解。同时对于量子力学解释与量子力学实验检验的关系进行了深入的讨论。作者认为这种解释会给量子力学解释长期存在的许多难题的解决提供希望。
全书内容分成9章：1.导言：量子特性；2.示意图对版图；3.原始的TI：基础；4.新的TI：可能主义者交易解释（PTI）；5.挑战、答复和应用；6.PTI和相对论；7.PTI中可能性的形而上学；8.PTI 和“时空”；9.后记：超越视觉。
本书是一部关于量子力学解释问题的学术专著，代表了当前有一定影响的一派主张，当然也有不少对于该观点的质疑，因此，尚不能认为是一种完整的成熟观点。读懂该书需要有较高深的量子力学知识基础和对于各种量子力学解释的深入了解。对于物理学和自然科学的哲学问题感兴趣的研究人员和研究生，这是一部值得一读的参考书。
量子力学和相对论的关系范文2
王渝生，1943年生于重庆。1966年毕业于四川师范大学数学系，1981年毕业于中国科学院研究生院，相继获理学硕士、博士，德国慕尼黑大学博士后。曾任中国科学院自然科学史研究所研究员、副所长、博士生导师，中国科学技术馆馆长等。
著有《自然科学史导论》、《科学寻踪》、《科技百年》、《中国算学史》等，荣获国家图书奖、中国图书奖、20世纪科普佳作奖、国家中长期科技发展规划战略研究突出贡献奖等。全国科普先进个人。享受政府特殊津贴。
专家精彩语录：
A：前些年我到天津拜访著名数学家陈省身，90多岁高龄的陈省身为在北京举行的国际数学家大会的一个青少年数学夏令营题词，就四个大字：“数学好玩”！他就认为数学好玩有趣，他就像玩一样研究数学，所以能够成为第一流的数学家。
B：20世纪前30年，两个理论成就，一个是相对论，一个是量子力学，这就是20世纪前30年的物理学革命。20世纪后70年，所有科学技术的发展都与相对论和量子力学有关。即所谓四大科学模型和高新技术。
三、二十世纪的科学发现与技术发明
20世纪科学技术的发展是在19世纪的科技成就，如热力学、电磁场理论、化学原子论、细胞学说和生物进化论等这些基础上发展起来的。19世纪末，有所谓实验物理学上的三大发现：1895年发现了X射线，1896年发现了放射性元素，1897年发现了电子。
电子的发现不得了！从2000多年前古希腊的德谟克利特到近代的道尔顿的原子论，都认为组成物质的最小微粒是原子，而1897年发现原子内部还有构造，发现了电子，电子带有负电荷。到1911年发现了质子，1932年发现了中子。所以，19世纪末的三大发现引发了20世纪头30年的第二次科学革命。第一次科学革命是天文学革命，第二次科学革命是物理学革命。
第二次科学革命诞生了两个科学理论：相对论和量子力学。
相对论的创立者是德国物理学家爱因斯坦，他是20世纪也可以说是人类有史以来最伟大的科学家，他在1905年创立了狭义相对论。狭义相对论有个推论：质能相当关系式，就是说质量与能量可以相当，写出来是一个相当漂亮的数学表达式：E=mc2,E是能量，m是质量，c是光的速度（300000千米／秒）。用这个公式来计算物质内部的能量大到惊人的程度，如把1克物质代入m，算出的E可以相当于36000吨优质煤在常规状态下完全燃烧所释放的热能。爱因斯坦在100年前就指出，1克物质内部蕴藏着36000吨煤炭所具备的热能！谁说科学不是生产力？谁说科学不是第一生产力？爱因斯坦写出这个公式的时候是26岁！既不是博士，也不是教授，是瑞士伯尔利专利局的一名小小的职员，但是，他掌握了科学真理，得到了诺贝尔物理学奖。1945年他66岁，第一颗原子弹爆炸，实现了他的公式。从科学理论到技术实现用了40年。到了1915年爱因斯坦又提出了广义相对论，揭示了物质、运动和时间、空间之间的内在联系，改变了人类的时空观。
量子力学和相对论的关系范文3
[关键词]量子体系对称性守恒定律
一、引言
对称性是自然界最普遍、最重要的特性。近代科学表明，自然界的所有重要的规律均与某种对称性有关，甚至所有自然界中的相互作用，都具有某种特殊的对称性——所谓“规范对称性”。实际上，对称性的研究日趋深入，已越来越广泛的应用到物理学的各个分支：量子论、高能物理、相对论、原子分子物理、晶体物理、原子核物理，以及化学（分子轨道理论、配位场理论等）、生物（DNA的构型对称性等）和工程技术。
何谓对称性？按照英国《韦氏国际辞典》中的定义：“对称性乃是分界线或中央平面两侧各部分在大小、形状和相对位置的对应性”。这里讲的是人们观察客观事物形体上的最直观特征而形成的认识，也就是所谓的几何对称性。
关于对称性和守恒定律的研究一直是物理学中的一个重要领域，对称性与守恒定律的本质和它们之间的关系一直是人们研究的重要内容。在经典力学中，从牛顿方程出发，在一定条件下可以导出力学量的守恒定律，粗看起来，守恒定律似乎是运动方程的结果．但从本质上来看，守恒定律比运动方程更为基本，因为它表述了自然界的一些普遍法则，支配着自然界的所有过程，制约着不同领域的运动方程．物理学关于对称性探索的一个重要进展是诺特定理的建立，定理指出，如果运动定律在某一变换下具有不变性，必相应地存在一条守恒定律．简言之，物理定律的一种对称性，对应地存在一条守恒定律．经典物理范围内的对称性和守恒定律相联系的诺特定理后来经过推广，在量子力学范围内也成立．在量子力学和粒子物理学中，又引入了一些新的内部自由度,认识了一些新的抽象空间的对称性以及与之相应的守恒定律，这就给解决复杂的微观问题带来好处，尤其现在根据量子体系对称性用群论的方法处理问题，更显优越。
在物理学中，尤其是在理论物理学中，我们所说的对称性指的是体系的拉格朗日量或者哈密顿量在某种变换下的不变性。这些变换一般可分为连续变换、分立变换和对于内禀参量的变换。每一种变换下的不变性，都对应一种守恒律，意味着存在某种不可观测量。例如，时间平移不变性，对应能量守恒，意味着时间的原点不可观测；空间平移评议不变性，对应动量守恒，意味着空间的绝对位置不可观测；空间旋转不变性，对应角动量守恒，意味着空间的绝对方向不可观测，等等。在物理学中对称性与守恒定律占着重要地位,特别是三个普遍的守恒定律——动量、能量、角动量守恒，其重要性是众所周知，并且在工程技术上也得到广泛的应用。因此，为了对守恒定律的物理实质有较深刻的理解，必须研究体系的时空对称性与守恒定律之间的关系。
本文将着重讨论非相对论情形下讨论量子体系的时空对称性与三个守恒定律的关系，并在最后给出一些我们常见的对称变换与守恒定律的简单介绍。
二、对称变换及其性质
一个力学系统的对称性就是它的运动规律的不变性，在经典力学里，运动规律由拉格朗日函数决定，因而时空对称性表现为拉格朗日函数在时空变换下的不变性．在量子力学里，运动规律是薛定谔方程，它决定于系统的哈密顿算符，因此，量子力学系统的对称性表现为哈密顿算符的不变性。
对称变换就是保持体系的哈密顿算符不变的变换．在变换S（例如空间平移、空间转动等）下，体系的任何状态ψ变为ψ（s）。
三、对称变换与守恒量的关系
经典力学中守恒量就是在运动过程中不随时间变化的量，从此考虑过渡到量子力学，当是厄米算符，则表示某个力学量，而
然而,当不是厄米算符,则就不表示力学量.但是，若为连续变换时，我们就很方便的找到了力学量守恒。
设是连续变换，于是可写成为=1+IλF,λ为一无穷小参量，当λ0时，为恒等变换。考虑到除时间反演外，时空对称变换都是幺正变换，所以
（8）式中忽略λ的高阶小量，由上式看到
即F是厄米算符，F称为变换算符的生成元。由此可见，当不是厄米算符时，与某个力学量F相对应。再根据可得
可见F是体系的一个守恒量。
从上面的讨论说明，量子体系的对称性，对应着力学量的守恒，下面具体讨论时空对称性与动量、能量、角动量守恒。
1.空间平移不变性（空间均匀性）与动量守恒。
空间平移不变性就是指体系整体移动δr时，体系的哈密顿算符保持不变．当没有外场时，体系就是具有空间平移不变性。
设体系的坐标自r平移到，那么波函数ψ(r)变换到ψ(s)(r)
2.空间旋转不变性（空间各向同性）与角动量守恒
空间旋转不变性就是指体系整体绕任意轴n旋δφ时，体系的哈密顿算符不变。当体系处于中心对称场或无外场时，体系具有空间旋转不变性。
3.时间平移不变性与能量守恒
时间平移不变性就是指体系作时间平移时，其哈密顿算符不变。当体系处于不变外场或没有外场时，体系的哈密顿算符与时间无关（），体系具有时间平移不变性。
和空间平移讨论类似，时间平移算符δt对波函数的作用就是使体系从态变为时间平移态：
同样，将（27）式的右端在T的领域展开为泰勒级数
四、结语
从上面的讨论我们可以看到，三个守恒定律都是由于体系的时空对称性引起的，这说明物质运动与时间空间的对称性有着密切的联系，并且这三个守恒定律的确立为后来认识普遍运动规律提供了线索和启示，曾加了我们对对称性和守恒定律的认识．对称性和守恒定律之间的联系，使我们认识到，任何一种对称性，或者说一种拉格朗日或哈密顿的变换不变性，都对应着一种守恒定律和一种不可观测量，这一结论在我们的物理研究中具有极其重要的意义，尤其是在粒子物理学和物理学中，重子数守恒、轻子数守恒和同位旋守恒等内禀参量的守恒在我们的研究中起着重要的作用．下表中我们简要给出一些对称性和守恒律之间的关系。
参考文献
［1］戴元本.相互作用的规范理论，科学出版社，2005.
［2］张瑞明,钟志成.应用群伦导引.华中理工大学出版社，2001.
［3］A.W.约什.物理学中的群伦基础.科学出版社，1982.
［4］W.顾莱纳，B.缪勒.量子力学：对称性.北京大学出版社，2002.
［5］于祖荣.核物理中的群论方法.原子能出版社，1993.
［6］卓崇培，刘文杰.时空对称性与守恒定律.人民教育出版社，1982.
［7］曾谨言，钱伯初.量子力学专题分析（上册）.高等教育出版社，1990.207-208.
［8］李政道.场论与粒子物理（上册）.科学出版社，1980.112-119.
量子力学和相对论的关系范文4
（一）经典物理中的粒子与波
在经典物理中，一般认为波和粒子存在着巨大的差别，那么这两者之间的不同之处到底在什么地方呢？
在经典物理中，一般认为粒子是在空间中独立离散的存在的物质，并且具有一定大小和质量，比如电子的质量为9.10938215（45）×10-31千克，虽然很小，但是我们可以通过实验间接地测量出来。此外，当粒子在某一方向上受到力的作用时，该粒子的速度大小会发生改变，也就是说，力在此时起到了阻碍或者加速运动的作用，改变了粒子的运动状态。而当两个粒子碰撞时，会产生动量的交换，若是在非弹性碰撞的条件下，还会有动能的损失。
与粒子不同，波是振动的传播，一般分为两种，一种是要依靠介质而存在的机械波，另一种为不需要介质也可以存在的电磁波，两者都无法在空间中占据一定的体积，因此也没有质量这个概念。由于波是一直运动着的，因此无法相对于某一参考系保持相对静止状态，虽然波一直在保持运动，但是其运动状态又与粒子的运动存在着非常大的不同。
（二）量子力学中的波粒二象性
通过上节的描述和对比，我们发现波和粒子无论在存在形式还是运动状态上，都存在着明显的不同，这也就是说在经典力学中，波和粒子是完全不同的两个物理现象。接下来我们再来讨论一下在量子力学中，波粒二象性在哪些方面体现了粒子的特征，在哪些方面又体现了波的特征。
在量子力学中，我们认为一切可承载能量的载体都是粒子，比如说在经典物理范围内的粒子，以及在量子力学中才体现出粒子性来的光子，此时的粒子，已不再要求其必须具有一定的体积和质量。
由于没有绝对的静止，所以根据德布罗意的假设“实物粒子也具有波动性”可以推知，一切的粒子都存在着波动，从而经典物理中相对静止的观念不得不被放弃。在量子力学中，一切的粒子的行为具有了波长，频率，但是此时的动量与能量的表达式为
其中为普朗克常量，这是在经典物理中，无论波还是粒子从未存在过的，因为这两个公式将粒子运动独有而波动没有的动量，波动独有的而粒子运动所没有的频率和波长统一了起来。由式子（3）可以看到，由于在经典物理一般处理的是动量比较大的物质，而普朗克常量又是一个很小的数值，因此其波动性没能体现出来。虽然粒子运动时具有了波的行为，会产生干涉和衍射现象，比如劳厄衍射光栅实验以及戴维逊和汤姆逊利用晶体所做的电子束衍射实验所验证的那样，但是，在受到力或者与其他粒子相互作用时，粒子依然保持着经典物理中粒子的特点，其运动状态（比如说动量和能量）依然会发生改变，比如在康普顿实验中我们知道，经过石墨散射后的X射线的波长会变长，能量相应的也会发生变化，这就使我们不得不放弃经典物理中波的传播速度和频率不会改变的法则。
通过以上讨论，我们发现波粒二象性既没有完全采用粒子的全部性质，也没有全部采用波的全部性质，在存在形式上保留了粒子离散性的特点，在运动形式上保留了波动的特点，但是在受力或者与其他粒子相互作用时又保留了粒子的特点。除了在两个经典物理概念中各自继承的概念外，还通过公式（3）、（4）等概念，扩展了我们对物理学的认识，公式（3），（4）也是量子力学超越经典物理，并将粒子性质与波动性质统一起来的关键点。
量子力学和相对论的关系范文5
纵观物理学的整个发展过程,无不包含着一代又一代的科学家对物理学之美的孜孜追求。爱因斯坦曾经说过:“物理学是至善至美的科学”。他把物理学之美归纳为:简单、和谐、完善、统一。他在建立相对论时的整个思考过程即是对“宇宙美”的追求过程。和谐美、简洁美一直是他衡量物理学理论是否正确的标准。开普勒坚信上帝是按照完美的数学原则来创造世界的,他以数学的和谐来探索宇宙,不忽视任何一个误差,最终发现了行星运动的统一规律――行星运动定律。费曼也正是凭着他独特的审美鉴赏力去审视和欣赏牛顿的万有引力定律,麦克斯韦方程和爱因斯坦的相对论所体现的那种完美的结构,感受对称性、守恒定律、最小作用量原理的普遍性;又通过自身的审美直觉去洞察自然界内在的美,创造出了体现过去与未来之间对称性的费曼图,并进而提出了一种新的重整化理论,巧妙地避开了困扰量子场论计算中的发散困难,为量子场论确立了一种标准的理论程序。
物理学所蕴含之美主要包括:对称美、简洁美、和谐美、统一美。
1.对称美
由于物理学揭示了自然界物质的存在、构成、运用及其转化等规律的对称性而产生的美感,称为物理学的对称美。
物理学中的对称主要表现为时空对称、数学对称和抽象对称。
时空对称有空间对称、时间对称、时间和空间同时对称三种类型。时空对称表示物理现象在时空变换下的不变性。如杠杆的平衡、平面镜成像、磁体的两极、电荷的正负表现了物质的直观形象在空间上的对称;匀速运动的速率在运动过程中的任一点都相等,相干光在干涉空间任一区域都保持相等的条纹宽度等表现了物质在运动变化过程中的空间对称;周期、节奏、频率等表示了时间对称;不随时间变化的匀强电场、匀强磁场表现出既具有时间对称,又具有空间对称等等。
数学对称表示物理内容在教学形式(图与式)上的对称性。如简谐振动的振动图线、简谐波的波形图线具有对称性。这种对称性表示了物理内容在数学图形形式上的对称。万有引力定律、库仑定律与距离之间都具有对称性,这些对称性表示了物理内容在数学表达式上的对称。
抽象对称表示以抽象的方式所反映出的物理内容的对称。由于在无穷大或无穷小的尺度上研究物理问题,很难具有直观性,故很多物理形象及物理内容所呈现的对称具有抽象性。如处于平衡态的气体对容器壁的压强处处相等;处于平衡态的气体分子的热运动在三维空间各个自由度上发生的几率相等,这些都体现了物理内容的抽象对称美。
2.简洁美
由于物理学揭示了自然界物质的存在、组成、运动及其转化等规律的简单性而产生的美感,称为物理学的简洁美。
从物理理论的整体来看,在形形的物理世界中,各种物理现象和过程千差万别,但在本质上却可逻辑地归结为为数不多的若干基本概念和原理。例如,宇宙中纷乱的种种作用力,在本质上可归结为四种:万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力;牛顿定律将宏观低速条件下各种机械运动的现象都置于其统治之下;麦克斯韦方程组使复杂的电磁运动形成了一个和谐美满的家庭;量子力学理论使行踪飘忽的微观粒子眉目清晰……F=ma,E=mc2等等,其形式是多么的简洁而优美。这些都体现了物理学理论整体的简洁美。
物理学中的理想化方法是从多维的具体形象中,抓住最具有本质特征的主要形象,舍弃一些次要形象,建立起一个轮廓清晰、主题突出的新形象,从而简化物理问题。显然,具有简洁美。
3.和谐美
和谐是指由于组成整体的各个要素相互间恰到好处而在整体上显现出协调。和谐给人以一种恰如其分、浑然一体、轻松自如的美感。物理学的和谐美,主要是指由于物理理论揭示了自然界物质的存在、构成、运动及其转化等整体上的和谐性而产生的美感。它主要表现在自洽、对应和互补三个方面。
自洽,与其基本含义一致,即自身内不存在不可统一的矛盾。物理学中的自洽和谐美,主要体现在物理学各分支理论内部以及各分支理论之间在现象、概念、规律等方面都是互不矛盾的。
对应和谐美是指由物理学不同理论间的对应关系而展现的物理学和谐美。对应是高级理论对低级理论的包容,或者是说低级理论是与高级理论在某一特定条件下的结论相一致。具体地说,对某领域正确的物理理论,在新的、更加普遍的理论出现时,并不作为错误的东西被抛弃,而是作为新理论的极限形式和局部情况,在新理论中保持原有的意义。如当v
互补和谐美是由物理学各部分之间的互补关系而展现出的物理学和谐美。所谓互补,就指彼此间弥补、相辅相成。物理学中的互补主要表现在不同的、甚至是相互排斥的物理理论,从不同的侧面描述物理学的研究对象。如光的波动性与粒子性、微观粒子的波动性与粒子性,都分别从不同的侧面反映了光与微观粒子的本质。在这里,波动性与粒子性既互斥,又互补。
4.多样统一美
由于物理学揭示了自然界物质的存在、构成、运动及其转化等规律的多样统一性而产生的美感,称为物理学的多样统一美。物理事物是千姿百态、千变万化的,因此,由它们构成的物理世界,必然呈现出万紫千红的景象,反映物理事物的特性及其规律的物理知识也是丰富多彩的。但是,自然界是统一的,客观物理事物之间存在着内在的联系,通过这种联系使得我们能将各种各样的物理知识统一起来,进而形成既千变万化又和谐统一的美的画卷。例如,牛顿力学把地上的和天上的所有低速宏观运动的规律统一起来;麦克斯韦电磁理论把电、磁、光统一起来;爱因斯坦广义相对论把引力、时间、空间、物质联系起来;德布罗意关系将微观粒子的波动性与粒子性统一起来,这些都会使人们感到一种多样统一的美感。
量子力学和相对论的关系范文6
关键词：大学物理教学；趣味教学；教学效果
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）18-0190-02
大学物理是理工科院校的一门重要基础课，历来是学校教学比较重视的部分，但现实的情况是教学效果往往不尽如人意。学生抱怨枯燥，不想学，以致于上课没兴趣学，课下不会做作业，考试不及格，重修后有的学生还不及格。这样的结果对教师的教学积极性影响很大，让教师有一种出力不得好的感觉。如何改变这种现状呢？作者根据多年的大学物理教学经验，尝试着在教学过程中引入趣味教学，结合具体生活中的实例，让学生带着疑问去听课，听课的过程中通过讲解的内容来解释学生的好奇心理，逐渐把学生的学习兴趣提高上来，取得了不错的效果。下面就从典型的近代物理部分说明这种方法的具体操作。
一、从神话故事“天上一天、地上一年”引出相对论部分的教学
大学物理教学中，大家都听说过爱因斯坦的相对论，但相对论究竟是怎么一回事，学生是比较陌生的。并且这一部分内容学习起来，对于工科院校的学生又是比较难的。每每讲到这个地方，笔者都在想如何让学生带着兴趣学习这部分内容呢？这个时候就可以这样处理，大家从小就喜欢看《西游记》，《西游记》里有一种思想就是“天上一天、地上一年”，那么这种说法对吗？如果不对，为什么古人会产生这种思想呢？如果对，那科学依据在哪里呢？让学生带着这种疑问来学习，学习氛围一下子就活跃起来了。下面我们就从爱因斯坦狭义相对论的时空观来解决这个问题：
爱因斯坦在1905年提出了两个基本假设：相对性原理和光速不变原理。并且利用这两个基本假设推出了狭义相对论的时空观[1]。
1.同时的相对性。如图1，火车相对于地面的速度为u。取地面为k系，火车为k′系。在车厢中间放一闪光灯M。假设某一时刻闪光灯突然闪了一下，在火车看来，由于MA=MB，且光线左右传播的速度都是c，所以光线到达A和B是同时的，即在火车看来，光线到达A和到达B这两件事是同时发生的。若在A、B两处放上已校对好的钟，则闪光到达A、B两处时两钟的读数一样。
同样两件事，在地面看来怎么样呢？在地面看来，光在传播时，车也要运动。在光由M到达A、B的过程中，A要迎着光走一段距离，B要背离光走一段距离。而相对地面光向左、右的速度应是相等的，因此，光必定先到达A，后到达B。即在地面看来，光线到达A和到达B这两件事是不同时发生的。同样两件事，在一个惯性系内同时发生，而在另一个惯性系内却不同时发生，这就是同时的相对性。
同样的两件事，相对于不同的惯性系，它们的时间间隔是不同的。这就是时间量度的相对性。
这两件事在k′系看来是发生在同一地点（M点）的。我们就把发生在同一地点的两件事的时间间隔叫作固有时间，显然相对于观察者静止的钟显示的时间就是固有时间。在k系看来，这两件事发生在不同的地点（M点和M′），相应的时间间隔叫非固有时间。固有时间是最短的。即地面上静止的人看到车上的钟变慢了。这个现象叫作钟慢效应。钟慢效应被普遍的作为科幻或神话小说的题材。如“天上一天，地下一年”等。
讲到这里，就可以告诉学生，如果一个物体的运动速度达到光速时，理论上是可能出现“天上一天、地上一年”的现象的，但实际上是实现不了的，牵涉的复杂因素我们在后续的课堂上会详细讲解。
二、从“哥本哈根之谜”引出量子力学部分的教学
大学物理的教学中，近代物理中的量子力学部分一直是学生比较难学的地方，很多学生的反映都是抽象，难理解，以至于课堂上很快就不想听了。对这部分笔者是这样做的，首先给学生介绍一部在世界范围内都著名的话剧“哥本哈根”。话剧“哥本哈根”里的人物有三位，分别是海森堡、玻尔以及玻尔的妻子。对于海森堡和玻尔要对学生有个简短的介绍：
海森堡：德国物理学家，量子力学的奠基人。1932年获诺贝尔物理学奖。海森堡在学术上的成就是1925年创立了矩阵力学，后来证明和薛定谔波动力学的本质是一致的。海森堡提出了不确定原理，揭示了微观世界混沌的本性。海森堡还完成了核反应堆理论，二战期间主持希特勒的原子弹计划，但他并不认同希特勒。他甚至想由各国科学家之间达成默契以制止原子弹的生产。所以二战之后，海森堡宣称自己是一位英雄，是自己凭科学界的良知抵制并挫败了希特勒的原子弹计划。但科学家对海森堡有两种意见，一种是他不想造原子弹；一种是他没有能力造原子弹。
玻尔：丹麦的物理学家，哥本哈根学派的创始人，1922年获诺贝尔物理学奖，提出了玻尔模型，成功解释了氢原子光谱；利用互补原理和哥本哈根诠释来解释量子力学。后来致力于原子核的研究，提出核裂变并释放巨大能量的“核反应模型”。二战爆发不久，加入美国的“曼哈顿计划”，与费米、奥本海默等科学家一起投入原子弹的研究，并成功研制成世界上第一颗原子弹。二战后极力反对发展核武器。玻尔与海森堡的关系既是师生，又情同父子，由于二战期间分别身处两大敌对阵营，于1941年的“哥本哈根会谈”之后友谊逐渐冷淡。
而话剧“哥本哈根”描述的是1941年海森堡和玻尔之间的谈话，当时海森堡乘火车去哥本哈根找到了玻尔。两人在晚餐后为了避开窃听，选择了在室外谈话，当然谈话的内容至今是个谜。海森堡到底向玻尔谈了什么，有没有向玻尔透漏德国的原子弹计划，有没有向玻尔透漏自己核裂变的进展，有没有向玻尔打听盟军原子弹计划的进展等等。当然，今天这些都无从得知，但不可否认的是“哥本哈根之谜”不仅是科学史，也是“二战”史上的一个谜团，至今仍令科学家们扑朔迷离。
课堂上介绍到这里，学生已经有了足够的好奇心，这个时候再给学生强调，如果想看懂话剧“哥本哈根”，如果想了解这段历史，你就必须要懂普朗克的能量子假说、爱因斯坦的光的波粒二象性、玻尔的定态假设、德布罗意的物质波、薛定鄂的波动力学、玻恩的波函数的统计假设、海森堡的矩阵力学、狄拉克的相对论量子力学、泡利的不相容原理等等[2]。你还要理解量子力学中的基本概念，比如薛定谔方程、算符、波函数、展开假定及全同性原理等等。而所有的这些将在我们随后的课堂中学到。只有懂了这些，将来有机会你看话剧“哥本哈根”的时候，你才会发现那是一种享受，而不是一种煎熬。
通过这样的办法，让学生对要学的内容感兴趣，让学生带着好奇心去学习，往往能够起到事半功倍的效果。
三、结语
工科大学物理的教学，历来是比较难的地方，通过在课堂教学中引入具体的典故、事例，往往可以激发学生的学习兴趣，让学生带着疑问、带着好奇心去学习，逐步把学生的学习兴趣提高上来，经常可以起到事半功倍的效果。
参考文献：
