量子力學(xué)和物質(zhì)波-全文預(yù)覽
【正文】 條件、實(shí)物的粒子性也反映在粒子和物質(zhì)的相互作用中，而且這種作用似乎和相互作用的能量有關(guān) —— 作用能量越低波動(dòng)性越明顯 —— 實(shí)物粒子的存在是因?yàn)樗鼈冎g的相互作用，更進(jìn)一步的想法是“真實(shí)”的僅僅是能量，其它的性質(zhì)僅僅是能量的表現(xiàn)形式。 既然不能同時(shí)測(cè)量出波動(dòng)性和粒子性的狀態(tài)，那么我們是不是可以從微觀粒子被我們測(cè)量到波動(dòng)性或者粒子性的實(shí)驗(yàn)條件入手，找出波函數(shù)坍縮的條件，進(jìn)而給出描寫這種坍縮的數(shù)學(xué)理論，完成對(duì)微觀粒子的完備描述？ 光的粒子性主要反映在光和物質(zhì)的相互作用中，特別反映在光的檢測(cè)過程中。于是有可能對(duì)隱參量理論進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，從而判斷哥本哈根學(xué)派對(duì)量子力學(xué)的解釋是否正確。這些不同的宇宙分支幾乎再也不能回到一起。 (1)隱變量解釋 玻姆認(rèn)為哥本哈根學(xué)派的量子力學(xué)只給微觀客體以統(tǒng)計(jì)性解釋是不完備， 1952年他提出有必要引入一些附加的隱參量，這些隱參量確定體系的規(guī)律，如果能找到這 些隱變量，就可以確定地決定對(duì)微觀現(xiàn)象每一次測(cè)量的結(jié)果，而不是決定各種可能出現(xiàn)的結(jié)果的幾率。 哥本哈根解釋存在的問題 哥本哈根解釋是說，在波函數(shù)演化的過程中，不能說系統(tǒng)具有任何確定的特定力學(xué)量，例如粒子的動(dòng)量或者位置。 哥本哈根解釋的基本要點(diǎn) (1)波函數(shù)（物質(zhì)波）的含義是由量子力學(xué)第一假設(shè)給出的：波函數(shù) Ψ 本身沒有意義，它的意義由 |Ψ （ r ， t） |2 確定的值給出：代表 t 時(shí)刻在 r 處找到粒子的幾率。其實(shí)物質(zhì)波（波函數(shù)）的物理意義從它誕生以來(lái)就還沒有給出令人信服的解釋。從德布羅意提出物質(zhì)波概念到薛定諤寫出物質(zhì)波遵循的波動(dòng)方程，再到狄拉克把波動(dòng)方程同狹義相對(duì)論結(jié)合寫出相對(duì)論量子力學(xué)后，量子力學(xué)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)就完成了。 (3)與其他的物理問題不一樣，量子力學(xué)對(duì)波動(dòng)性的解釋首先是通過基本假定 —— 薛定諤方程（基本假定二）給出了數(shù)學(xué)描述（量子力學(xué)數(shù)學(xué)任務(wù)一），而不是物理解釋（基本假定一）。我們將看到量子力學(xué)的體系是怎樣圍繞物質(zhì)波的概念建立的。 1928 年狄拉克把量子力學(xué)和狹義相對(duì)論結(jié)合建立了相對(duì)論量子力學(xué)。 量子力學(xué)的完成： 1925 年海森伯沿著波爾的足跡在《關(guān)于運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)關(guān)系的量子論新釋》中給出了新理論的數(shù)學(xué)表述體系，奠定了矩陣力學(xué)的基礎(chǔ)，隨后矩陣力學(xué)又在海森伯、波恩和約當(dāng)?shù)墓ぷ髦泄餐晟破饋?lái)。他們的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了德布羅意的假設(shè)?！? 至此能量的量子化觀念就完全建立起來(lái)了。 1905 年，愛因斯坦以勒納總結(jié)出的光電效應(yīng)性質(zhì)作為光是粒子的依據(jù)，在普朗克的基礎(chǔ)上注意到輻射在發(fā)射和吸收時(shí)所表現(xiàn)的粒子性，在《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的 一個(gè)啟發(fā)性的觀點(diǎn)》中提出光量子假說：能量在和物質(zhì)相互作用時(shí)，不是連續(xù)的，而是集中在光量子上，光量子的能量： hv?? （ 1） 這個(gè)假說成功的解釋了光電效應(yīng)。 量子物理的開始 能量量子化的提出 1900 年 12 月 14 日，在德國(guó) 物理學(xué)會(huì)的一次會(huì)議上，普朗克宣讀了他的論文《正常光譜的能量分布理論》。本文將從量子力學(xué)的建立、體系、含義和物質(zhì)波三方面論述二者的關(guān)系；并且為解決“量子物理論戰(zhàn)”問題做了嘗試。雖然我們對(duì)量子力學(xué)仍有疑問，但是它的成功已經(jīng)被無(wú)數(shù)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，而且數(shù)學(xué)證明它也是自洽的，它自身的內(nèi)部體系已經(jīng)變得幾乎無(wú)懈可擊；所以我們要有所突破只能從外部，從它的假設(shè)入手。 1 量子力學(xué)和物質(zhì)波 范錫龍 （山東師范大學(xué) 物理與電子科學(xué)學(xué)院） 摘 要 ： 量子力學(xué)是 20世紀(jì)最成功的 理論之一， 物質(zhì)波是量子力學(xué)從建立到完成過程中起決定性作用的概念之一 。 關(guān)鍵詞： 量子力學(xué)；物質(zhì)波；波粒二象性 中圖分類號(hào)： O4 1 引言 量子力學(xué)是關(guān)于微觀粒子運(yùn)動(dòng)的一門科學(xué)，其核心內(nèi)容是
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