《命运骰子——量子力学简史》（第三十二章）

发信人: yauzhang (penrsoe), 信区: Physics
标 题: 《命运骰子——量子力学简史》（第三十二章）
发信站: 两全其美网 (Mon Sep 1 13:22:35 2008), 本站(lqqm.net)


《命运骰子——量子力学简史》（第三十二章）


第三十二章 原子核： 半衰期

(1)
1941 年，海森堡作为一个特殊的使者访问了所有被德国占领的国家，他当时已经是凯撒· 威廉物理研究院的院长。满目创痍令他心生快意----人生一世,草木一春,该死的赶紧死去.这个时候他已经不是一个愤怒青年，而是一个愤怒中年了。他想不 清楚一件事情，那就是，希特勒为什么要打这次世界大战。

想了半天，海森堡心里有了点谱：
1。希特勒希望与外星人做战——他首先要称霸地球
2。希特勒只有一个睾丸——他要把地球当作他的睾丸

来自美国的年轻物理学家惠勒认为，德国的报复性崛起，将对世界大大有利。


第二次世界大战，打得生灵涂炭。称心快意，几家能够？ 整个欧洲战场，包括远东的战场，好象一快火红的电烙铁在炙烤着上面蝇营狗苟的人群。



很久以前的牛顿，历史上也被称为牛逼顿，对热量传播非常好奇，虽然当时的人对热力学的知识几近于零。牛顿还是有一个冷却定理，这个定理说出来有点贻笑大方，但他可能是对的，说：一个物体冷却的话，那么，温度随时间的变化率和温度差成正比。

显然，这个微分方程如下：

dU/dt=- λU
显然，这个方程具有指数冷却的结果

U（t）=exp（-λt）

牛顿是一个孤冷的青年，他研究热量的传播和冷却，则折射出这个人有火热的灵魂。这些外表冷漠内心火热的人永远值得尊敬，因为也许只有他们，才是真实的。


（2）
希 特勒是一个狂热的人，他喜欢毁灭别人得到自己的快感。海森堡是为他工作的，海森堡工作的中心任务之一，就是制造原子弹。罗马不是一天建成的，原子弹也不是 一天造成的。历史的演进蜿蜒曲折。在原子弹这个事情上，首先登台的是法国人。1896年法国物理学家A.H.贝可勒尔发现铀的放射性，这是一个伟大的发 现。因为伦琴发现的x射线是人工产生的，而贝可勒尔发现的放射线是天然的。


换句话说，1。原子核是不稳定的。2。放射性衰变是自发的。


如 果原子核发生衰变，它有很多种不同的方式，在高中物理里，这是一些由希腊字母表示的放射线，但通过本书的阅读，读者们已经明白，这背后的物理是量子力学里 不同的衰变概率——物理学家称之为“衰变道”——在这个意义上，也许这个不同的概率是可以计算的（但这个世界多数情况下是模糊的，不可计算的）。


铀 及其化合物不断地放出射线，向外辐射能量。这使居里夫人发生了极大的兴趣。这些能量来自于什么地方？非常幸运的是，爱因斯坦的狭义相对论马上给出了答案， 说E=mc2。狭义相对论在理论上解释了这些能量的来源，但没有解释一件事情，那就是原子核为什么要衰变？而量子力学出现以后，人们发现，衰变是有一定的 概率的，对于一些特定的原子来说，这个概率蛮大的。

原子核会衰变，则说明原子核并不稳定。（因为有yau等证明的正质量定理，以及克里斯多杜隆关于闵氏时空的非线性稳定性的证明，在经典意义上，我们的时空是比较稳定的。Dirac将说明，真空在量子意义上是稳定的。）




（3）


当初的物理学家只能从经典统计的意义上来认识原子核的衰变，他们发现了一个大致的统计规律，对于大量的原子核，一种衰变引起的该原子的数目N（t）随时间指数式减少。
完全类似于牛顿的冷却定理，原子衰变之后，个数随时间满足如下规律：


N（t）=exp（-λt）

人们自然可以据这个定义出半衰期，但这个公式是建立在经典的统计规律之上的。 原子核的衰变一般被认为是满足泊松分布的，也类似于每天达到飞机场的人的个数，只能从统计意义上来描述。

但泡利却想从量子力学的角度，把这个指数衰变的精确表示式写出来……