量子力學(xué)和物質(zhì)波-wenkub.com
2024-08-31 21:24 本頁面
【正文】 matter waves。 frame is formed on the base of the surrounding particles39。通過分析，我們看到物質(zhì)波概念在量子力學(xué)中決定性的地位，可以說，物質(zhì)波的存在一定意義上決定了量子力學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展！弄清它們之間的關(guān)系，對于我們更好的學(xué)習(xí)、理解、運用量子力學(xué)會有很大的幫助；對于我們?nèi)蘸蟀l(fā)展新的理論也會有很好的啟示。 說明 雖然對量子力學(xué)有眾多反面看法，但量子力學(xué)仍然是我們用來分析和綜合物理經(jīng)驗，特別是微觀物理經(jīng)驗的最基本的理論。 有三個問題或許可以給出啟示： （ 1）自由電子 —— 自由電子不與其它物質(zhì)發(fā)生相互作用，其位置是完全不確定的，其粒子性是體現(xiàn)不出來的，要想體現(xiàn)其粒子性，必須讓它與物質(zhì)發(fā)生相互作用，我們才能測量到。當(dāng)我們用各種儀器（如光電管 /計數(shù)器 /云室）去檢測可見光 /x 射線 /γ射線時，在強度足夠弱的情況下，只要儀器的時空分辨率足夠高，我們接受到的總是一 個個離散的電脈沖信號或徑跡。最著名的是 1982 年艾思貝克特的實驗，它的結(jié)果不僅僅違背了貝爾定理，與 8 量子理論非常一致，而且說明任何定域的隱變量理論都是值得懷疑的！但是我們不能說量子力學(xué)就是終極真理，它仍然必須接受新的實驗的檢驗。多世界解釋因為數(shù)學(xué)上的精確性，漸漸的被人們所接受。玻姆的 隱變量解釋是第一個實在模型，它“打開了通往更微妙的實在底層的大門”，這一解釋給那些堅持實在性觀念的人們以更加堅定的信心，而這種信心必將指引他們最終發(fā)現(xiàn)量子實在的真實圖像。當(dāng)我們測量系統(tǒng)的特定力學(xué)量的取值時，系統(tǒng)將以測量前決定特定力學(xué)量的 |Ψ |2的值所決定的幾率，躍入具有某個確定力學(xué)量取值的狀態(tài)。 6 (2)我們不能同時測得二個相互不對易的物理量的確切值，因為這由海森伯不確定關(guān)系決定。當(dāng)然有一個解釋是被大多數(shù)人接受的，它就是哥本哈根解釋。 4 量子力學(xué)的含義與物質(zhì)波 到 1926 年薛定諤的波動力學(xué)完成，量子力學(xué)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)就比較完善了，但是量子力學(xué)是關(guān)于什 么的科學(xué)，它所描述的微觀實物粒子的物質(zhì)波是什么，它的含義是什么，還沒有系統(tǒng)的給出描述。 關(guān)于物理解釋參見本文第三部分。 量子力學(xué)的體系 一 .由實驗得出的一個出發(fā)點：微觀粒子具有波粒二象性 二 .隨之而來的基本問題： （粒子波動性）的物理意義？ ？ ，如何確定力學(xué)量的取值情況？ 三 .對基本問題的回答：基本假定 四 .量子力學(xué)的數(shù)學(xué)任務(wù) b.（ 非束縛態(tài)）散射問題 ： （對粒子的完全描述）即已知波函數(shù)，確定力學(xué)量的取值情況 5 說明 (1)量子力學(xué)的產(chǎn)生是因為新的實驗不能被經(jīng)典物理學(xué)解釋。從此量子力學(xué)的完整數(shù)學(xué)表述基本建立起來。 1926 年薛定諤在德布羅意物質(zhì)波的基礎(chǔ)上通過光學(xué)和力學(xué)的類比在總題為《量子化 是 本征值問題》的 4 篇論文中給出了物質(zhì)波的波動方程，建立了波動力學(xué)。 至此物質(zhì)波的概念就被驗證是正確的了，它的確立使我們關(guān)于微觀物質(zhì)本性有了一個嶄新的認(rèn)識，隨后重要的是建立描述物質(zhì)波的詳細數(shù)學(xué)理論了，這個理論是沿兩條不同的道路建立的。需要說明的是，普朗克、愛因斯坦等人的關(guān)于能量量子化的工作雖然與物質(zhì)波沒有直接聯(lián)系，但是確實為物質(zhì)波的提出提供了很好的啟示。密立根是這樣評價光電效應(yīng)的：“它把普朗克通過研究黑體輻射而發(fā)現(xiàn)的量 h 物質(zhì)化了，并且使我們完全相信，普朗克的著作所依據(jù)的主要物理概念是同現(xiàn)實相符的。這篇開始幾乎沒人注意的文章因為使用內(nèi)插法引入了普朗克常數(shù) h，漂亮的解決了 20 世紀(jì)物理學(xué)上空的兩朵烏云中之一 黑體輻射的問題，從而開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元。為了論述方便，本文提到的很多實驗僅僅是給出了結(jié)論性描述，如果需要詳細的資
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