量子力学,微观粒子的运动规律

文章作者:快乐相伴 | 2015-12-18
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量子力学(Quantum Mechanics)就是通过研究一些微观粒子的主要运动规律的一个物理学分支学科,它主要是通过研究原子、分子、凝聚态等物质,以及原子核和基本粒子的主要结构、性质的基础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的一些理论基础。量子力学不仅是近代物理学的一个基础理论之一,而且还在化学等有关学科和许多近代技术当中也得到了十分广泛的应用。

     量子力学就是指有人开始引用的随机性支持自由意志说,但是这种微观尺度上的随机性和通常意义之下的宏观的自由意志之间仍然有着一些难以逾越的距离。虽然这种随机性是否不可约简(irreducible)还十分难以证明,但是因为人们在微观尺度上的一些观察能力仍然有限。自然界是否真有随机性还是一个悬而未决的问题。对这个鸿沟所起到的决定作用就是普朗克常数。统计学当中的许多随机事件的主要例子,严格的说来主要是通过一些实际决定性的主要形式(能量子)来实现的,通过能量子的大小同所辐射的频率一定要成正比,因此比例常数称之为普朗克常数,从而得出一些黑体辐射能量的分布公式,成功地解释了黑体辐射的主要现象。

量子力学

      量子力学主要是通过与经典力学之间的差别。首先要表现在对粒子的一些状态和力学量的相对描述及其变化的主要规律上。在量子力学当中,粒子的状态用波函数来进行描述,它是坐标和时间的复函数。为了通过描写微观粒子状态随时间变化的一个主要规律,就需要找出相对波函数所满足的一些运动方程。这个方程是薛定谔在1926年首先找到的,被称之为薛定谔方程。当微观粒子处于某一状态时,它的力学量(如坐标、动量、角动量、能量等)一般都不具有一个相当确定的数值,而具有一系列可能值,因为每个可能值会以一定的几率出现。因此当粒子所处的状态确定时,力学量就会具有某一个可能值的几率也就会被完全确定。这就是1927年,海森伯得出的测不准关系,同时玻尔提出了并协原理,对量子力学给出了进一步的阐释。

      量子力学和狭义相对论的结合同时产生了一些相对论的量子力学。经狄拉克、海森伯(又称海森堡,下同)和泡利(pauli)等人的主要工作发展了量子电动力学。20世纪的30年代以后形成了一些描述各种粒子场的量子化理论——量子场论,它就构成了描述基本粒子现象的一些理论基础。

      量子力学就是在旧量子论建立之后发展并建立起来的。旧量子论对经典的物理理论加以某种人为的修正或附加条件以便解释微观领域当中所发现的一些主要现象。由于旧量子论不能完全令人满意,但是人们在寻找一些微观领域的规律时,会从两条不同的道路并从而建立了量子力学。

量子力学

      量子力学当中,一个物理体系的主要状态是由态函数所表示的,态函数的任意线性叠加仍然代表体系当中的一种可能状态。这种状态会随着时间的主要变化去遵循一个线性的微分方程,该方程就曾经事先预言出体系的一些主要行为,物理量主要是通过满足一定的条件下并代表着某种运算的算符表示。虽然测量只处于某一种状态下的物理体系当中的某一物理量的一些主要操作,但是对应于一些代表该量的算符对其态函数的主要作用。通过测量的可能取值由该算符的本征方程做决定,测量的期待值是由一个所包含该算符的一个积分方程进行计算的。态函数的平方则代表作为其变数的物理量当中所出现的几率。根据这些基本原理并附以其他一些必要的假设,量子力学就可以合理的解释出原子和亚原子的各种现象。根据狄拉克符号表示,态函数,用<Ψ|和|Ψ>表示,态函数的一些概率密度用ρ=<Ψ|Ψ>表示,其概率流密度用(ħ/2mi)(Ψ*▽Ψ-Ψ▽Ψ*)表示,其概率为概率密度的主要空间积分。

      量子力学就是在旧量子论的基础之上发展起来的。旧量子论包括普朗克的量子假说、爱因斯坦的光量子理论和玻尔的原子理论。在1900年,普朗克曾经提出辐射量子的假说,并假定一些电磁场和物质通过进行交换的能量主要是以间断的量子力学的一些基本原理包括量子态的概念,运动方程、理论概念和观测物理量之间的一些对应规则和物理原理。

  

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