量子力學(xué)和物質(zhì)波-wenkub
2022-09-15 21:24:02 本頁(yè)面
【正文】 料可以查閱本文的參考資料。我想，最有可能突破的就是它的統(tǒng)計(jì)解釋，也就是量子力學(xué)的主要任務(wù) —— 描述物質(zhì)波。 本文從量子力學(xué)的建立和發(fā)展過(guò)程出發(fā)，對(duì)量子力學(xué)與物質(zhì)波的關(guān)系給出了論證： 量子力學(xué)的建立過(guò)程就是對(duì)物質(zhì)波的認(rèn)識(shí)過(guò)程；量子力學(xué)的框架就是圍繞粒子的波動(dòng)性（波函數(shù)）來(lái)完成的；量子力學(xué)的含義就是給物質(zhì)波一個(gè)物理解釋。文章最后作者根據(jù)自己的觀點(diǎn)給出了解決“量子物理論戰(zhàn)”的一條可能途徑。當(dāng)然這一切需要實(shí)驗(yàn)的支持。 2 2 量子力學(xué)的建立與物質(zhì)波 量子力學(xué)是 20 世紀(jì)最成功的物理理論之一，熟悉它的建立過(guò)程對(duì)我們更好的理解量子力學(xué)會(huì)有很大的幫助。人們也就把這篇文章發(fā)表的日期看作量子物理學(xué)的誕辰。 [2]” 能量量子化的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) 1914 年，密立根用實(shí)驗(yàn)完全確認(rèn)了愛(ài)因斯坦的光量子理論。 3 量子力學(xué)的建立基礎(chǔ) 物質(zhì)波的提出 能量量子化觀念建立以后，考慮到光子和實(shí)物粒子的類比， 1923 年 9 月到 10 月間，德布羅意在《法國(guó)科學(xué)院通報(bào)》上先后發(fā)表了分別題為 《輻射 —— 波與量子》、《光學(xué) —— 光量子、衍射和干涉》、《量子、氣體分子運(yùn)動(dòng)論和費(fèi)馬原理》的論文，逐步闡述了他關(guān)于物質(zhì)波的思想，隨后在 1924 年向巴黎大學(xué)科學(xué)院提交的博士論文《量子理論研究》中完善了物質(zhì)波的理論：能量子 (光子 )的波粒二象性同樣也適應(yīng)于物質(zhì)，寫(xiě)出了有關(guān)物質(zhì)波的關(guān)系式： hvE? ， hp ?? （ 2） 物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) 1927 年，美國(guó)物理學(xué)家戴維遜、革末用電子束投射到鎳 單晶上，觀察到和 X 射線照射同樣的衍射現(xiàn)象。 量子力學(xué)的確立 舊量子論 1913 年 3 月、 6 月和 9 月， 玻爾在考察了氫光譜線的基礎(chǔ)上把量子概念引入到了原子體系中，分三部分發(fā)表了《論原子的和分子的組成》，成功的解釋了氫及類氫原子的 光譜，建立了量子論。 需要說(shuō)明的是，薛定諤的工作完全是為了給物質(zhì)波找一個(gè)方程，假如不是德布羅意關(guān)于物質(zhì)波的思想，單靠薛 定諤很難建立起波動(dòng)力學(xué)，正如他自己所說(shuō)：“這些考慮的靈感主要?dú)w于德布羅意先生的獨(dú)創(chuàng)性論文。 [4] 總結(jié) 物質(zhì)波的概念在量子物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中起了紐帶的作用，它既深化了量子化的觀念，把量子化推廣到所有物質(zhì)，使我們對(duì)世界物質(zhì)有了新的認(rèn)識(shí)；又是波動(dòng)力學(xué)的出發(fā)點(diǎn)，正是對(duì)于物質(zhì)波的追問(wèn)，才導(dǎo)致了量子力學(xué)的誕生。所有新的實(shí)驗(yàn)全部指向一個(gè)事實(shí)：微觀粒子具有波粒二象性。 (4)經(jīng)典物理學(xué)關(guān)心的力學(xué)量的取值情況可以根據(jù)基本假定三和四，由波函數(shù) ψ （ r， t） 確定下來(lái)；波函數(shù)對(duì)粒子提供完備描述（量子力學(xué)的數(shù)學(xué)任務(wù)二）。其實(shí)量子力學(xué)的含義就是給物質(zhì)波一個(gè)物理解釋。值得注意的是，大部分人接受哥本哈根解釋并不是因?yàn)樗暮侠硇?，而是因?yàn)闆](méi)有比它更能讓人接受的解釋。 (3)量子力學(xué)現(xiàn)行體系不僅是一個(gè)“完備的”理論，而且也是唯一的理論，即：某些問(wèn)題不僅是量子力學(xué)所“不允許的”，而且也是我們的知識(shí)本性所“不允許的”。 [5]由此可見(jiàn)測(cè)量（意識(shí)）對(duì)于微觀粒子是多么重要 —— 如果我們不能確定粒子的力學(xué)量取值，我們能說(shuō)粒子存在嗎？如果粒子不能確定存在，那么粒子體現(xiàn)的性質(zhì)，例如質(zhì)量，電量將如何存在？難道月亮在我們不“看”的時(shí)候就不存在嗎？而我們傳統(tǒng)的物理觀念認(rèn)為“相信一 個(gè)獨(dú)立于意志的客觀世界的存在”是我們科學(xué)存在的前提。 7 (2)多世界解釋 1957 年，普林斯頓大學(xué)的研究生艾弗雷特三世公布了一個(gè)令所有人為之震驚的新理論，它就是量子力學(xué)的多世界解釋：只要一個(gè)量子測(cè)量發(fā)生，每個(gè)宇宙分支以及這個(gè)分支中的分量就會(huì)導(dǎo)致一個(gè)可能的測(cè)量結(jié)果。 1999年 7 月，在劍橋的牛頓研究所舉行了一次關(guān)于量子計(jì)算的會(huì)議，其間人們對(duì)
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