核物质新形态的探索.docx

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核物质新形态的探索

核物质新形态的探索

迄今为止，已发现的稳定原子核265种，60种天然放射性核，人工合成有2400种核，然而在核素图上，由中子滴落线、质子滴落线及自裂变半衰期大于1μs的限制边界内所包围的核素应有8000余种，这表明有一大半核尚未被人们认识.根据目前的情况，考虑到可能的生成与鉴别方法，估计还可能被生成或鉴别600种左右的新核素，它们是世界各地有关实验室不惜耗费重金搜索的目标.

然而，随着远离β稳定线，未知新核素的生成截面也越来越小，寿命越来越短，使分离、生成和鉴别的难度越来越大.远离稳定线原子核研究在核物理学中占有特殊重要的地位.首先，这些核素具有一系列独特的性质，例如它们的中子、质子数之比异常，有的核结合能极大，有新的衰变方式，如高能β衰变、β延迟粒子发射、β延迟衰变、表面结团结构、形状共存以及中子滴落线附近核的反常大半径等.对这些独特现象的研究，有助于检验和发展现有的原子核理论.此外，现有的核结构模型，大部分是在β稳定线附近几百种核研究基础上建立起来的，如液滴模型、独立粒子核壳层模型、核集体模型等，它们都有待在远β稳定线的原子核研究中得到检验、深化与发展.随着新核素的生成与鉴别，以及随着对它们的衰变性质及核结构的研究，会不断地有新的现象被揭示，人们对核内部的结构以及运动规律的认识也将不断地深化.此外通过对远离β稳定线原子核的研究，还可能找到某些新的同位素和核燃料，为核能与核技术的应用提供新的能源.总之，核物质新形态的研究是一个十分广阔而又值得探索的新领域，这一领域中的任何新的进展都将能推动与它有关的原子物理、天体物理、核化学以及放射化学的进展.

在核物质新形态探索中，带有重要影响的有重离子核物理、极端条件下原子核以及夸克-胶子等离子体的研究.

1．重离子核物理

这是近30年来，在核物理学研究中一个十分活跃又是极具有生命力的前沿领域.在本世纪50年代以前，人们在研究原子核的结构与变化时，只是利用质量小的轻离子，如氦核、氘核、质子、中子、电子和γ射线等轰击原子核，这一研究已取得了多方面的成果.从50年代到60年代中期，随着加速粒子能力的提高，人们开始使用高能碳、氮、氧核去轰击原子核，主要进行的是弹性散射与少数核子转移反应.从60到80年代，重离子核反应开始逐步成为获得人工超钔元素的主要手段.近20年来，大约以每年发现30～40种新核素的速度发展着.1982年5月11日，美国劳仑斯-伯克利实验室（LBL）第一次成功地获得了地球上天然存在的最重元素铀的裸原子核，并将其加速到每个核子147.7MeV的能量，整个铀238离子的总能量达到35GeV.在这个能量上，离子速度达到了光速的二分之一.LBL的这一创举，不仅开创了相对论重离子物理学，而且使核物理的研究跨入一个以前无法触及的新领域，在这个新领域中，一些激动人心的奇特现象引起了物理界的高度重视.LBL得到的高能铀离子是由一台称为贝瓦莱克（Bevalac）的加速装置获得的.这台加速装置由两部分组成.一部分是高能质子同步加速器，它只能把质子加速到10亿电子伏，是40多年前建成，如今早已废弃不用的老加速器，把它配了离子源和注入器，作为第一级加速器使用；另一部分是重离子加速器.通常，重原子的内层电子由于强库仑作用，被紧紧地束缚在原子核外的内层，Bevalac先使铀原子部分电离，形成带少量正电荷的铀离子.然后，令其加速，当铀离子的速度超过核外电子的轨道速度时，使铀离子穿过某种金属膜，就会有相当多的电子被“剥离”，而形成带较多正电荷的铀离子，例如U68+.再使U68+继续加速，再使其通过聚酯树脂薄膜，得到U80+和U81+的离子混合物，最后再经过一层厚的钽膜，全部电子均被“剥”净，从而得到了绝大多数的裸铀核.

应用高能重离子可以研究核裂变的异常行为.在一般的原子核中，库仑力与核力起着相互制约的作用.若核力较强，原子核比较稳定；若库仑力较强，核就容易裂变.由于中子只参与核力作用，似乎增加中子数可保持核的稳定，然而，核力的力程极短，随着距离增加，核力急剧下降，使原子有一个极限尺寸，超过这个极限，原子核将不能束缚更多的中子.可裂变的铀核正处于核力与库仑力相抗衡的状态，它们稍微受到接触就会裂解，之后，库仑力占优势，使核裂片互相分离.在Bevalac中产生的相对论性高速铀核就可以用来研究高能下核裂变行为.果然，把高能裸核注入乳胶探测器中，通过对径迹分析发现，铀核与探测器物质原子核相撞，出现了一系列奇特现象.例如，在152个碰撞事例中，有半数事例的铀核分裂成大小相差不多的两块，另外半数事件却分裂成数块，甚至在18%的事例中，铀核被撞击粉碎，而且入射能量越高，这种粉碎的事例越多，这类事件是高能核裂变的一种反常行为.

用类氦铀原子还可以对量子电动力学（QED）进行检验.根据量子电动力学，原子体系的跃迁能量可以用一个数学式表述，这是一系列幂指数渐增的连续项求和式，其中每一项都含有原子序数和精细结构常数.过去，在把这个表述式用于氢和氦等简单原子时，由于较高阶项带来的修正在实验中不易被察觉，常被略去不计，可是对于类氦铀原子，这些高价项却起着重要作用，在这种情况下，将对QED的理论进行高阶次的检验.在高能重离子实验中，还发现了一种具有奇特性质的“畸形子”，这是一种比通常的核更容易与物质发生作用的原子核或核碎片.当它们穿透物质时，在没有到达正常深度前，就已经与物质发生了作用，所以它们在靶中的运动深度比正常核碎片浅得多.近年来的一些高能重离子实验表明，大约有3%～5%的核碎片属于畸形子.有一种说法认为，它们可能就是一种“夸克-胶子”等离子体.在这类等离子体中，中子、质子已被破坏得失去原来的特性，只剩下一团夸克和体现夸克间相互作用力的胶子.

包括LBL，目前世界上共有4台高能加速器作为重离子核反应的研究基地.到1982年为止，LBL已经能加速直到铀元素的全部重离子；美国布鲁克海汶国家实验室（BNL）可以把16O、32S、192Au加速到15GeV/N（eV/N为每核子电子伏）；欧洲原子核研究中心（CERN）可以把16O、32S加速到60GeV/N；美国布鲁克海汶国家实验室拟在1996年建成的相对论重离子对撞机（RHIC），投资4亿美元.它建在原本为建造质子-质子对撞机所开掘的隧道里，隧道周长3.8km.它包括两个巨大的超导磁环，最大磁场3.8T，可以使质量数小于或等于200的离子能量达到100GeV/N.它的一个重要目的就是研究在高温、高密条件下，实现普通核到夸克-胶子等离子体的相变.在今后的20年内，相对论重离子物理可望获得重要进展.

2．相对论重离子物理研究

（1）探索夸克-胶子等离子体（QGP）

相对论重离子物理学是近年来发展较快的核物理前沿领域，也是今后若干年内核物理的重要研究方向之一.它主要是研究在极高温度（达到1012K，即太阳中心温度的60000倍）以及极高密度（10倍于正常核物质密度）下，核由强子态向夸克物质态，即夸克-胶子等离子体的相变.这项研究具有极其重要的意义.首先，夸克-胶子等离子体是人们长期以来渴望求到却又难以得到的一种物质形态.夸克-胶子等离子体与一般的电的等离子体不同，在夸克-胶子等离子体中，夸克在强子外是自由的，而整体上又是色中性的.如果说，上一世纪给本世纪留下了两个谜，一个是无绝对的惯性系，一个是波-粒二象性，这两个谜已随着爱因斯坦的相对论及量子力学的建成得以解决，那么，本世纪粒子物理学的发展又使另外两个更深层次的谜，一是对称性破缺，一是夸克禁闭呈现了出来.当前，描述自然界四种基本作用的理论是，描述强相互作用的量子色动力学（QCD），描述电-弱相互作用的SU

（2）×U

（1）的模型理论，描述引力作用的广义相对论，这些理论的最终统一将使这两个谜获得最终解决，而相对论重离子物理研究又直接与这两个谜相关，正因如此，有人称这项研究具有“世纪性的地位”.根据核的相变理论，在正常温度和正常密度ρN条件下，一般核物质处于正常核态；但当密度达到2ρN时，可能出现π凝聚，这是核物质具有较高秩序的状态，类似晶体点阵排列的原子；当密度达到5ρN左右，单个核子产生许多新的激发能级，核变为激发态的强子物质；若再进一步压缩核物质，使密度达到10ρN左右，核由强子激发态继续发生相变，此时出现解除夸克禁闭，夸克跑出核子外，在比核子大得多的范围内自由运动.此时，夸克与夸克间相互作用粒子组成夸克-胶子等离子体（QGP）.虽然这种理论分析尚有许多不确定因素，却引起了许多人的兴趣.人们一致认为，高能重离子反应是实现这一相变的最有希望的途径.有人估计，要实现普通核的非禁闭相变，核碰撞质心能量要达到100GeV/N.预计在1996年建成的美国布鲁克海汶国家实验室的相对论重离子对撞机（RHIC）将能满足这一要求.

（2）格点规范场理论对相变条件的预言

为探索夸克-胶子等离子体，首先应从理论上估计核物质由强子态向夸克-等离子体相变发生的条件.先从核物质密度与强子密度之差估算相变所需要的能量.其结果是，当核密度提高到正常态的4倍时，相变即可实施.然而这种方法仅只是一种估算，精确的方法应采用格点规范理论.在强子尺度的小范围内，研究夸克的物质运动规律时，量子色动力学采用了微扰展开的方法，这种微扰法取得了很大的成功.但是在大于强子的尺度上，夸克-胶子的等效相互作用强度并不小，由于交换动量的结果，使夸克-胶子体系产生了各种非微扰量，原来的微扰法不再适用.在强相互作用中，这种非微扰效应表现在多方面.从粒子的质量看，质子的质量恰好是938MeV，△粒子的质量是1236MeV，π0介子质量是135MeV，为什么它们恰好是上述值，这实际上就是一种由非微扰效应产生的结果.此外，粒子的寿命、衰变现象、零点波函数、磁矩、结构函数甚至真空结构等，也都是夸克-胶子在大距离上的作用效应，也属于非微扰效应产生的结果.这些现象与非微扰效应的关系，是粒子物理学中十分重要而又未被完全开发的领域.1974年，美国康奈尔大学的威尔逊（K.G.Welson）提出了格点规范场理论，用以解释非微扰现象.其作法是，先设法在4维时空中取一系列等间隔的格点，连续的时空被一系列离散的格点所代替.他规定，胶子规范场只在格点间的键上起作用，而夸克费窑场则定义在格点上.由上述场量组成的格点作用量具有规范不变性.当格点间的距离趋于零时，格点作用量趋于原有的量子色动力学作用量，格点规范理论趋于连续时空的规范理论，与连续时空的渐近自由相对应.下一步做法是，先在格点体系中计算各个物理量，然后再把格点间距趋于零，就可望得到真正的物理量，特别是那些非微扰量了.

事实上，微观世界中的微扰量与非微扰量本是人为地划分出来的.当认识水平未达到一定的层次时，先讨论微扰量只是一种对复杂事物的简单处理方法.格点规范场理论的建立表明，人的认识水平又向更高层次迈进了一步.此外，由于粒子物理与统计物理的研究对象都是有无穷多自由度的体系，格点微扰理论把它们之间的相似性突出地表现了出来.然而，格点规范理论的计算是很复杂的，因为每个格点有四个正方向共四个键，在SU（3）规范不变条件下，每个键有8个独立变量，每个格点又有正反夸克场，每个夸克场有4个Dirac分量，有三种色，至少有四种味，这样一来，对于每边有16个格点的四维立方体，就有200万个独立变量.由于系统复杂，目前尚不能使用解析方法求解.但是由于理论的规范不变性，使讨论对象具有群积分的性质，可以用数值计算方法计算.1981年，帕瑞西等人利用布鲁克海汶国家实验室的大型计算机，使用抽样计数方法，即蒙特卡罗数值计算法，计算了这些群积分，不仅首次得到了π介子、质子、△粒子等强子的质量，而且还得到了π介子衰变常数以及标志手征对称性自发破缺不为零的数值.以后，又有人用同样方法计算出更有意义的结果，例如证实了两个重夸克之间的位势随距离的增加，呈现由库仑位势向线性位势的变化.这一结果证明了夸克之间距离加大时，存在有越来越大的作用力，结果使它们“禁闭”起来（渐近自由）.计算结果还显示，温度增加到一定程度，即高能粒子互撞时，夸克的自由能突然加大.这表明，在高能散射中，它们有可能从“禁闭”中被“解放”出来，相变的临界温度为200MeV、密度为正常核密度的5倍以上，达到这一条件相变即有可能发生，这一结果确实给人极大的鼓舞.

3．实验尝试

1986年，欧洲原子核研究中心（CERN）在SPS加速器上首次进行了（60GeV～200GeV）/N的氧束流冲击重靶的实验，这是一次较为成功的相对论重离子实验.在这以前所做的有关实验，如CERN的p-p，α-α实验；费密实验室的p-p实验，虽然能量很高，但由于碰撞粒子的质量太轻，高能密度聚集的范围太小，而LBL的Bevalac上做的Kr束打靶实验，虽然粒子足够重，但每个核子的能量只有1.8GeV，这个值又太低，使碰撞区的温度不够高.还有的虽然能量足够高，但实验的统计性又太差，事例数太少，都未能获得成功.

在CERN的这次成功实验中，发现了人们所期待的“J/ψ抑制效应”，它是QGP存在的迹象之一.根据理论分析，J/ψ粒子有三种衰变方式，它可能衰变成两个电子，e+和e-；还可能衰变成两个μ子，μ+和μ-；或者衰变成强子.在高能碰撞中，强子也可能产生J/ψ粒子.J/ψ粒子可以看作由c和粒子组成，自由的c对存在有束缚态.当有QGP产生时，由于德拜屏蔽效应的存在，会抑制c束缚态的出现，因而不能组成J/ψ粒子，或者说J/ψ中产生的几率下降，于是J/ψ中粒子产额抑制现象常被当作为QGP出现的信号.

CERN使用的是200GeV/N的32S打击238U，所形成的体系可能是发射π介子和K介子，也可能发射J/ψ粒子，J/ψ粒子又可能再衰变，通过衰变粒子，如μ+和μ-，来判断J/ψ粒子的产额.在碰撞区形成一团火球，边缘地区的J/ψ粒子产额竟然是火球中心的1.6倍，由此判定，碰撞中心出现了J/ψ抑制，即有产生QGP的迹象.

另一个显示出现QGP迹象的实验是在美国布鲁克海汶国家实验室进行的，这是测定K+/π+比例的实验.他们使用了14.5GeV/N的28Si束打击Au靶，观测K+与π+产额之比，并与质子对撞情况相比较.他们认为，如果有QGP产生，π+、K-和π+产额将减少，至多是不变，而K+的产额却要增加，这样一来，有QGP时，K+/π+产额比值应加大.他们的实验结果是：

28Si打击Au后，K+/π+产额比值由质子对撞时的0.07上升为0.20，而K-/π-的比值则与质子对撞时一样.

重离子对撞实验是很复杂的.根据理论计算，在现有的条件下，对撞区的温度可达到200MeV左右，这个温度在相变临界温度附近，所形成的火球的横向半径大约有4.3～8.1fm，径向半径约有2.6～5.6fm.一个碰撞事例往往可以产生500个以上的次级粒子，处理这样复杂的事例以及处理如此大量的特征信号是件极为困难的事，因此，通过上述特征估计QGP的形成仍只是一种试探.即使如此，由于理论物理学家已给出相变存在的可能性，也由于实验物理学家又较成功地处理了如此复杂的反应事例，还由于相对论重离子碰撞实验已达到了理论预言的能区，更由于这项研究目标所具有的深远的意义，这一切都使得夸克-胶子等离子体的研究成为核物理学前沿的热点课题之一.

4．奇异核

近年来所发现的另一种核物质的新形态是包含其它强子的核多体系统，又称奇异核，例如Λ超核、Ζ超核以及反质子核等.目前只有Λ超核为实验所肯定，已开展了一些Λ超核谱学及生成Λ超核机制的研究.Λ超核最初是在宇宙射线研究中发现的.1952年，波兰物理学家M.丹尼什和J.普涅夫斯基从暴露在宇宙射线核乳胶中，发现一个特殊的事例.这是一个高能质子击碎了核乳胶中的银原子，产生的一个碎片，再通过发射带电π介子和一个质子衰变，碎片衰变的特征与理论上预料的Λ超子完全相同，因而认定这个碎片就是包含Λ超子的Λ超核.Λ超子是最轻的奇异重子，根据强相互作用要求，它的奇异数与重子数守恒，因而Λ超子在核物质中相对强相互作用是稳定的，只能产生弱相互作用衰变.Λ超核与Λ超子有几乎相同的寿命，因而在实验中可以比较容易地观察到Λ超核.到目前为止，已经在实验中观察到几十种Λ超核以及包含两个Λ超子的双超核，甚至包含若干个Λ超子的Σ超核.超核的发现，不仅打破了过去原子核只是由中子、质子组成的传统看法，而且通过超核的研究，还进一步获得了有关核结构与强相互作用的认识.超核物理已成为中、高能原子核物理研究的一个重要分支领域.奇异核伴随有奇异的现象.首先，与普通核相比，奇异核有着特殊的衰变方式.普通核的衰变类型有：

α衰变、β衰变（包括电子俘获过程）、γ衰变（包括内变换过程）和自发裂变等，奇异核则除了上述方式外，还有一些奇异的衰变方式.例如，奇异核β衰变可释放很高的能量，经β衰变后的末态核仍处于较高的激发态，若这一激发态的能量高于其中的核子或核子集团的结合能时，这个末态核仍有可能把多余的能量释放出来，退激发而变为一种新的核，称为子核.这种奇异衰变分为两个阶段，同时有三代核素参与，然而由于第一阶段的β衰变比第二阶段缓慢得多，在实验观测时，仅观察到第一阶段的β半衰期，故常把这种放射性称为β延迟粒子发射，或缓发粒子发射.其实，早在1916年卢瑟福（Rutherford，Ernest1871～1937）和伍德（Wood，RobertWilliams1868～1955）在研究212Bi引起的荧光现象时，就曾发现在大量具有一定能量的α粒子中，混有少量具有较高能量的长射程α粒子，这实际上就是β衰变缓发α粒子.虽然他们观察到这个现象，却不明白其成因.直到1930年，伽莫夫（Gamow，George1904～1968）也观测到了这个奇特的现象，才对它做出了解释.伽莫夫认为212Bi先经过β衰变到212Po，如果212Po处于激发态，它再放出带有该激发态能量的α粒子，这部分激发态能量转化为α粒子的动能，因而具有较高的能量.如果处于激发态的212Po先经过γ发射回到基态，就会发射低能量的α粒子.212Bi就是缓发α粒子的先驱核，而末态核发射α粒子后变为218Po，就是缓发α粒子的子核.卢瑟福、伽莫夫等人所观测到的β缓发衰变仅只是一种天然放射现象.

1937年，列维斯第一次人工地产生了β延迟α发射的先驱核8Li.1939年，罗伯茨又在中子轰击铀的实验中，首次探测到了β延迟的中子发射.50年代末，卡尔诺克霍夫首次观测并鉴别出β延迟的质子发射先驱核.此后，被发现的先驱核数量增加很快.近20多年来，大规模寻找缓发粒子的先驱核，并利用这种奇特的衰变方式研究奇异核的性质已成为核物理研究中的一个重要课题.

近十多年来，由于实验技术的发展，又陆续发现了β延迟衰变后两个或三个核子发射的奇异衰变方式.1979年9月欧洲原子核研究中心的一个研究组观测到了β延迟的二中子发射，以后又观测到三中子发射.1984年，劳仑斯-伯克利实验室的一个研究组在88英寸的回旋加速器上，观测到了土22Al的β延迟二质子发射现象.接着欧洲原子核研究中心又在线同位素分离器上发现了11Liβ延迟3He和3H的衰变.在奇异衰变研究中，值得注意的是重离子的奇异放射研究方面的进展.1984年，牛津大学的一个研究小组发现了一个奇特的现象.223Ra的α衰变半衰期通常为11.4天，然而在这种衰变中，他们却发现了能量在30MeV的14C离子.这一现象出现的几率很小，大约在109衰变中才有一次，由于他们没有放过这个很容易被疏忽的现象，以后又陆续发现了222Ra、224Ra和226Ra的14C衰变；230Th、231Pa、232U、233U和234U的24Ne衰变以及234U的28Mg衰变.这一放射性所发射的实际上是核子集团，从而反映了核内核子的组合方式.对这一奇异现象的解释，以及寻找新的重离子发射核实验已经成为核物理中活跃的研究领域.除了奇异的衰变方式以外，奇异核还表现出奇异的形变特性.过去，通常把核认作为球形，如早期的核液滴模型以及独立粒子壳层模型等.1952年阿·玻尔和莫特逊提出了原子核集体模型，利用这一模型计算核在各种情况下的能量时发现，有些核在特定的变形下能量最低，稍微偏离这种变形，能量上升很快，这种核被称为硬的变形核；有的核在一定的变形范围内，能量的变化不大，被称为软的变形核.按照这一模型，除了核子可以在核内运动外，原子核还可以作为整体振动或转动.处于不同状态的核，具有不同的能量和角动量，并对应一定的形状，这些能量又不是连续的.通过大量的β稳定线附近的核研究，人们已经找到了核的能级分布与形状间的关系.当核转动时，如果形状发生变化，转动惯量相应改变，就会导致核转动能级分布情况变化.这一规律的研究已成为研究奇异核的基础.在70年代，实验上已经发现，某些核可以有不同的形状，它们对应着不同的能级，有一组建立在球形基态上，能级的间隔较宽；另一组开始的间距较小，后来越来越大，它们对应着硬变形核的转动和振动.这种不同形状的状态在核中同时存在的现象，称为形状共存现象.对这一现象的研究，使过去曾被认为截然不同的异形核与变形核之间找到了某种联系.核的变形程度通常用一个参数β描述.β近似等于核长短轴之差与两轴平均长度之比.典型变形核的β值在0.2～0.25范围.β在0.35～0.4范围时，称为超变形核.超变形核的第一激发态能级往往很低.β值及极低的第一激发态成为超变形核的两个判据.早在1981年，摩勒和尼科斯就曾根据对奇异核研究的结果从理论上预言，中子数和质子数在38附近的核，属于自然界中最强变形的核.果然，人们在远离β稳定线区域检验球壳层模型中发现，质子数和中子数都接近幻数40的核，如74Kr、76Kr核具有非常大的变形.目前，奇异核研究已与重离子核物理相结合，人们广泛采用中、高能重离子束，通过弹核破裂的反应机制合成新的奇异核素，并通过核素分离产生的次级奇异核束流研究奇异核反应及其性质.

在量子力学以前的背景下，爱因斯坦的相对论很好地符合了一种自然的二元观，即自然界存在两种事物，一种是粒子，另一种是场.而量子力学带来了更加统一的观点.在量子力学看来，像电磁场那样的场的能量和动量也是以一束束的形式出现的，那就是通常所说的光子；它与其他粒子一样，只是碰巧没有质量罢了.同样，引力场的能量和动量也是以一束束引力子的形式出现的，也是无质量的粒子.在量子力学里，两个电子间的电磁力源于光子个交换；同样，光子与电子之间的力源于电子的交换.物质与力之间的差别基本上消失了，任何粒子都可以充当某个力的承受者，而它们的交换也能产生其他的力.结合相对论原理与量子力学的唯一途径是通过量子场论.量子力学和相对论之间几乎是不相容的，但它们在量子场论中调和为粒子的相互作用方式，这完全是一种逻辑的刚性，为真实的基本理论赋予了美.物理学家想建立能描述更多现象的理论，所以他们应该寻求尽可能有弹性的理论，但在基础物理学中却不是.我们所谓寻找某种普遍的东西，它统治着整个宇宙的一切现象.它能让我们严格描述那几个力――引力、弱电力、强力.物理学理论中的这种统一性是我们认为美的一部分.我们在物理学理论如广义相对论或麦克斯韦方程组中看到的美，很像某些艺术品具有的美.它们都令我们感到这是自然的，自然而然的，我们不愿改变其中任何一个符号，一个笔画或一根线条.不过，正像我们欣赏音乐、绘画和诗歌一样，那种自然的感觉是一种美的体验，不可能从公式推导出来，没什么逻辑的公式能在美的解释与单纯的数字罗列之间画出截然可分的界线，但我们知道它们是不同的.一个原理有了简洁性和统一性，我们才会认真看待它.所以，我们的美学判断不是发现科学解释并判断其有效性的最终唯一方法，我们在物理学中看到的美的形式是很有限的.如果用语言来表达，我只能说那就是简洁性和统一性的美，和谐的结构，一切都恰到好处地组合在一起，没有需要改变的东西，存在着一种逻辑的自恰性，那就是自然和古典的美.

在量子力学建立之初，分别是由薛定谔和海森伯两人各自独立完成的.薛定谔建立的理论被称为波动力学；而海森伯建立的理论被称为矩阵力学.后来由薛定谔证明了这两个理论完全是等价的，并统一称作量子力学.海森伯在建立他的力学理论时，提出了一个被称为海森伯乘法规则的计算法则，但