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量子力学是研究微观领域中粒子行为的物理学理论。
它提出了一种描述微观对象的数学框架,通过波函数来描述粒子的性质和行为。量子力学的基本原理包括:
波粒二象性:量子力学认为粒子既可以表现为粒子,也可以表现为波动。这意味着在一些实验条件下,粒子的行为更像是波动,而在另一些条件下,表现出粒子的特性。
不确定性原理:不确定性原理指出,在量子体系中无法同时准确确定粒子的位置和动量。粒子性质的测量结果存在一定的不确定性,并且测量本身会对粒子状态造成干扰。
波函数:波函数是量子力学中描述粒子状态的数学函数。通过波函数,我们可以计算粒子的概率分布和可能的测量结果。波函数的演化遵循薛定谔方程,描述了随时间变化的波函数行为。
超位置效应:量子力学中存在一种现象,粒子可以处于多个可能的状态之间,直到被测量或观察到。这被称为叠加态或超位置。当系统被观测或测量时,它将坍缩到一种确定的状态。
量子力学在各个领域的应用
量子计算:量子力学的一项重要应用是量子计算。量子计算利用量子比特(qubits)的叠加和纠缠特性来进行信息处理和计算,能够在某些情况下实现并行计算和更高效的算法。例如,量子计算在因子分解、优化问题和模拟量子系统等领域具有潜在的应用。
量子通信:量子力学为通信领域带来了量子通信的概念。量子通信利用量子比特的纠缠性质实现安全的通信密钥分发和量子密码学。量子通信可以提供更高的信息传输安全性,防止信息被非法窃取或窃听。
量子传感器:量子力学在传感器领域也有广泛应用。利用量子纠缠和干涉效应,量子传感器可以实现高精度的测量,例如重力、磁场、时间和加速度等。这些传感器在导航、地质勘探、医学影像学和无线电技术等领域具有重要作用。
量子化学:量子力学在化学领域中也扮演着重要的角色。通过量子力学计算方法,可以研究和预测分子的电子结构、化学反应和化学性质。量子化学对于药物设计、催化剂设计和材料科学等领域的研究具有重要意义。
量子力学的基本原理有哪些?
量子力学的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对应规则和物理原理。量子力学为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。扩展资料:量子力学基本的数学框架建立于:量子态的描述和统计诠释、运动方程、观测物理量之间的对应规则、测量公设、全同粒子公设的基础上。在量子力学中,一个物理体系的状态由状态函数表示,状态函数的任意线性叠加仍然代表体系的一种可能状态。状态随时间的变化遵循一个线性微分方程,该方程预言体系的行为,物理量由满足一定条件的、代表某种运算的算符表示;测量处于某一状态的物理体系的某一物理量的操作,对应于代表该量的算符对其状态函数的作用。2023-08-11 00:47:091
量子力学的六大原理是什么?
量子力学是研究极小尺度的物理现象的理论,它的六大原理如下:波粒二象性:物质既有粒子性又有波动性。一个物质可以表现为粒子或波,这取决于观察者对其进行的测量。不确定性原理:测量一个量子系统的位置和动量的精度越高,就越难以精确测量其动量和位置。不确定性原理可以简单地表示为:Δx × Δp ≥ u0127/2,其中Δx是位置的不确定度,Δp是动量的不确定度,u0127是普朗克常数。玻尔原理:在量子力学中,电子以量子态的形式存在于原子的不同轨道中。电子只能占据特定的能级,而不能占据能级之间的中间状态。波函数:波函数是一个描述量子系统的数学函数。它可以用来计算和预测粒子在不同位置出现的概率,以及其他物理量的期望值。可观察量:在量子力学中,可观察量是指可以被测量的物理量,如位置、动量、能量等。每个可观察量都有对应的算符,用来描述其测量结果的期望值和方差。超出经典物理学的现象:量子力学预测了许多超出经典物理学范畴的现象,例如量子纠缠、量子隧道效应、量子叠加态等等。这些现象在实验中已经被观测到,并被广泛应用于量子计算、量子通信等领域。2023-08-11 00:47:282
量子力学三个基本原理
实际上学术圈并没有量子力学三个基本原理的说法。量子力学的主要原理有:物体在没有外力的情况下维持原来运动状态;物体的加速度和其所受外力成正比,比例被定义为惯性质量;力的作用是相互的。反作用力和作用力大小相等,方向相反。“量子”概念中展现出的不连续性,对以连续性为基础的经典物理学提出了重大挑战。 在19世纪末,经典力学、经典电动力学、经典热力学这三大体系和谐统一,牢不可破,共同构成了经典物理学的大厦。当时人们认为,物理学已经发展到了尽头,任何现象都在物理学的解释范围之内。 量子力学是二十世纪物理世界的两大支柱之一。量子力学所描述的世界与我们所看到的物质世界完全不同。要理解量子世界,我们必须首先理解量子世界的三个最奇特的原理。 在许多现代技术装备中,量子物理学的效应起了重要的作用。从激光、电子显微镜、原子钟到核磁共振的医学图像显示装置,都关键地依靠了量子力学的原理和效应。对半导体的研究导致了二极管和三极管的发明,最后为现代的电子工业铺平了道路。在核武器的发明过程中,量子力学的概念也起了一个关键的作用。2023-08-11 00:47:401
量子力学的五个基本原理
1、波函数假设:微观物理系统的状态由一个波函数 完全描述。2、量子态演化假设:量子系统的状态随时间的演化满足薛定谭方程。3、算符假设:量子力学中的可观测量由厄米算符来表示。4、测量假设:若算符F 为量子力学中的一个力学量,其正交归一化本征函数。5、粒子全同性假设:在量子系统中,存在内禀属性完全相同的粒子,对任意两个这样的粒子进行交换,不会改变系统的状态。扩展资料:量子测量还导致了一个量子系统特有性质的出现,即量子纠缠,它是指由两个或两个W上的子系统组成的量子系统所表现出的一种非定域性质。当两个子系统处于量子纠缠态时,其最显著的表现就是:两个子系统的状态都依赖于对方但各自却处于一种不确定的状态。参考资料来源:百度百科-量子力学2023-08-11 00:47:491
量子力学的基本原理
五大基本原理:1.描写微观体系状态的数学量是 Hilbert 空间中的矢量,只相差一个复数因子的两个矢量,描写同一个物理状态。2.(1) 描写微观体系物理量(可观测量)的是 Hilbert 空间内的 Hermitian 算符,如 A ; (2) 物理量所能取的值 ai 是相应算符 A 的本征值; (3) 一个任意态 |Ψ> 总可以用 A 的归一化本征态展开如下: |Ψ> = ∑iCi|ai> 而物理量 A 在 |Ψ> 出现的几率与 |Ci|2 成正比(Born 统计解释)。3.一个微观粒子在直角坐标下的位置算符 xm 与相应之正则动量算符 pm 有如下对易关系:[xm,xn] = 0[pm,pn] = 0[xm,pn] = ihδmn而不同粒子间的所有上述算符均可相互对易。4.在 Schodinger 图景中,微观体系态矢量 |Ψ(t)> 随时间变化的规律由 Schodinger 方程给出:ih u2202u2202t|Ψ(t)> = H|Ψ(t)>与此相对应,在 Heisenberg 图景中,一个 Hermitian 算符 AH(t) 的运动规律由 Heisenberg 方程给出(假定AS 不显含时间):ddt AH(t) = 1ih[ AH,H]5.一个包含多个全同粒子的体系,在 Hilbert 空间中的态矢量对于任何一对粒子的交换是对称的(交换前后完全不变)或反对称(交换前后相差一个负号)。服从前者的粒子称为玻色子(boson),服从后者的粒子称为费米子(fermion)。量子力学的应用:1、晶格现象:音子、热传导2、静电现象:压电效应3、电导:绝缘体、导体、半导体、电导、能带结构、近藤效应、量子霍尔效应、超导现象4、磁性:铁磁性5、低温态:玻色-爱因斯坦凝聚、超流体、费米子凝聚态6、维效应:量子线、量子点7、量子信息学目前研究的焦点在于一个可靠的、处理量子状态的方法。由于量子状态可以叠加的特性。理论上,量子计算机可以高度平行运算。它可以应用在密码学中。理论上,量子密码术可以产生完全可靠的密码。但是,实际上,目前这个技术还非常不可靠。另一个当前的研究项目,是将量子状态传送到远处的量子隐形传送。8、在许多现代技术装备中,量子物理学的效应起了重要的作用。从激光、电子显微镜、原子钟到核磁共振的医学图像显示装置,都关键地依靠了量子力学的原理和效应。对半导体的研究导致了二极管和三极管的发明,最后为现代的电子工业铺平了道路。在核武器的发明过程中,量子力学的概念也起了一个关键的作用。2023-08-11 00:48:092
量子学是什么原理
量子学是描述微观粒子行为的物理学原理,基于量子力学理论。拓展知识:1、量子学的起源和基本原理:量子学是20世纪初建立起来的一门物理学理论,用于描述微观粒子的行为。它基于量子力学的基本原理,主要包括波粒二象性、量子态叠加、不确定性原理等。2、波粒二象性和双缝干涉实验:波粒二象性是量子力学的重要概念,指的是微观粒子既具有粒子的离散特性,也具有波动的连续特性。双缝干涉实验是展示波粒二象性的经典实验,粒子发生干涉的现象显示出粒子也具有波动性质。3、波函数和量子态叠加:波函数是量子力学中描述量子态的数学函数,它包含了粒子的位置、动量等信息。量子态叠加是指量子系统可以同时处于多个可能的状态,通过叠加形成一个新的量子态。量子态叠加的结果是在测量时以一定概率获得不同的测量结果。4、不确定性原理与测量:不确定性原理是由海森堡提出的,指出对于一对共轭变量(如位置和动量),无法同时准确确定其具体数值。量子学认为,对于测量结果的不确定性是系统固有的,与观测者的测量方法和精度有关。5、物质粒子的量子行为:量子学还研究了物质粒子的量子行为,包括原子、分子、电子等的量子力学描述。通过量子力学的计算方法,可以精确地描述物种的能级结构、能量转移和辐射现象等。6、量子纠缠和量子计算:量子纠缠是指在某些量子系统中,两个或多个粒子之间存在一种特殊的相互关系,即使空间上相隔很远,也会呈现出非常奇特的纠缠行为,如EPR纠缠。量子计算是利用量子力学的特性进行计算,具有在某些问题上超越传统计算机的潜力。7、应用领域和挑战:量子学的应用领域包括量子通信、量子密码学、量子计算等,这些领域都依赖于量子力学的原理。然而,量子学也面临着一些挑战,包括对量子纠缠的理解、量子信息的传递和隐形性质等问题。2023-08-11 00:48:221
量子力学的基本理论是什么
量子力学是描述微观体系运动规律的科学。量子力学的基本原理是由许多科学家,如薛定谔、海森堡、波恩以及狄拉克等人经过大量的工作总结出来的。量子力学包含5个重要的假设,从这些重要的基本假设出发可以推导出重要的基本原理。简而言之,量子力学的基本理论有: 1、波函数和微观粒子的状态。 2、物理量和算符。 3、本征态、本征值和薛定谔方程。 4、态叠加原理。 5、Pauli原理。2023-08-11 00:48:511
量子理论的基本原理
量子理论的基本原理:非定域性是量子加密的重要资源,互文性是特定量子计算模型的基础1、量子理论为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。2、该理论形成于20世纪初期,彻底改变了人们对物质组成成分的认识。微观世界里,粒子不是台球,而是嗡嗡跳跃的概率云,它们不只存在一个位置,也不会从点A通过一条单一路径到达点B 。根据量子理论,粒子的行为常常像波,用于描述粒子行为的“波函数”预测一个粒子可能的特性,诸如它的位置和速度,而非确定的特性。物理学中有些怪异的概念,诸如纠缠和不确定性原理,就源于量子力学。3、量子力学的发展革命性地改变了人们对物质的结构以及其相互作用的认识。量子力学得以解释许多现象和预言新的、无法直接想象出来的现象,这些现象后来也被非常精确的实验证明。除通过广义相对论描写的引力外,至今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力学的框架内描写(量子场论)。2023-08-11 00:48:591
量子力学的基本原理是什么?怎么应用
基本假设是粒子运动的不确定性,可以看看大学物理化学的教材,可以运用薛定谔方程描述一个电子的运动状态,也可以看看薛定谔的猫这个假设。2023-08-11 00:49:212
量子力学三大定律解释
量子力学三大定律及其解释1,量子力学第一定律解释,超光速 ;2,量子力学第二定律解释,宇宙无引力,举例: 光子可以克服所有引力自由传播,纠缠;3,量子力学第三定律解释,宇宙神学,举例,我不测量猫,薛定谔的猫就不死,我不测量猫,薛定谔的猫就不活。量子力学定律解释,量子的纠缠状态量子之间的特性最让人着迷的就是“量子纠缠”了,在物理学中可以说鼎鼎大名,曾经很多著名的物理学家对量子的这些特性都感觉到很惊讶,比如爱因斯坦就对量子的纠缠状态做出过自己的看法,他称“量子纠缠”是:鬼魅一样的超远距离作用,但是这并不是爱因斯坦不认可量子力学,相反爱因斯坦也是量子力学的奠基人之一,他只是认为目前科学研究不够,没办法搞清楚量子纠缠的原理,并且相信在未来人类肯定可以搞明白量子发生纠缠的原因。量子力学定律解释,量子的叠加状态薛定谔的猫,相信很多人都了解过,通过的实验,让量子的状态影响现实中的物体,从而让可怜的猫咪陷入了悖论之中——我们无法搞清楚猫咪的状态,死亡和生存都有可能,这个时候猫咪其实和量子中的叠加状态一样,两种状态都有可能存在,如果不主动观察,就没办法发现猫咪的确切状态,在量子发生叠加时也是一样,很多量子可能是“波”也有可能是“粒子”,比如光子和光波,是两种可以转换的状态。但是在研究者没有观察时,无法知晓粒子的状态。量子力学定律解释,弦理论是真的吗。说起量子力学和相对论的矛盾,就不得不提起弦理论,可以说弦理论是一个证明宇宙本质的理论,可惜的是,我们一直无法证实弦理论的真实性,如果在未来有一天可以证实,我们就可以搞明白宇宙的诞生和诸多困扰我们已久的难题,可以说人类的文明会迎来一次改变,因为在弦理论中,我们所处的宇宙是多维的,人类感觉到的宇宙是9+1维时空中的D3膜。2023-08-11 00:49:301
量子力学理论到底是什么
你可以去买一本《原子中的幽灵》来看看,里面分析得很详细。2023-08-11 00:49:5210
量子力学是什么?
巽风量子力学定义如下:量子力学的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对应规则和物理原理。量子力学为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在化学等学科和许多近代学术中得到广泛应用。量子力学导致三个发现,分立性、不确定性、与物理量的关联性。时钟测量的时间是量子化的,只能取特定值,时间是分立的,而非连续的。量子力学最大特点是分立性,量子即基本微粒。在引力场中最小的时间是10的负44秒。量子力学(英语:quantum mechanics;或称量子论)是描述微观物质(原子、亚原子粒子)行为的物理学理论,量子力学是我们理解除万有引力之外的所有基本力(电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用)的基础。量子力学是许多物理学分支的基础,包括电磁学、粒子物理、凝聚态物理以及宇宙学的部分内容。2023-08-11 00:50:241
量子力学基本原理
量子力学的基本原理就是量子论,即微观世界物理量(运动,能量等)的不连续性。还有普朗克常量,玻尔原子模型,互补原理,或波粒二象性,不确定性理论,概率论,不相容原理等。量子力学基本原理在平行宇宙我认为是建立在广义相对论上的。因为广义相对论第一次把时空二维化,而平行宇宙用二维时空观更好理解。而且平行宇宙解释了暗物质,怎么看都是宏观的,不会用在量子力学上吧。量子力学有一个很重要的预言,就是为后来的弦理论,超弦论,M理论,超对称等TOE(大统一理论)奠定了基础。一开始的弦论就是研究量子中的量子强核力时偶遇的。量子力学的应用有核弹,粒子对撞击等。量子力学基本原理为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。2023-08-11 00:50:521
量子力学是讲什么的?
量子力学是描写微观物质的一种物理学理论,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础。19世纪末,经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。量子力学是在20世纪初由普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、薛定谔、沃尔夫冈·泡利、德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦等一大批物理学家共同创立的。通过量子力学的发展人们对物质的结构以及其相互作用的见解被革命化地改变。通过量子力学许多现象才得以真正地被解释,新的、无法直觉想象出来的现象被预言,但是这些现象可以通过量子力学被精确地计算出来,而且后来也获得了非常精确的实验证明。除通过广义相对论描写的引力外,至今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力学的框架内描写(量子场论)。 量子力学的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对应规则和物理原理。 量子力学表明,微观物理实在既不是波也不是粒子,真正的实在是量子态。真实状态分解为隐态和显态,是由于测量所造成的,在这里只有显态才符合经典物理学实在的含义。微观体系的实在性还表现在它的不可分离性上。量子力学把研究对象及其所处的环境看作一个整体,它不允许把世界看成由彼此分离的、独立的部分组成的。关于远隔粒子关联实验的结论,也定量地支持了量子态不可分离。2023-08-11 00:51:001
关于量子力学(10点)
更新1: 应该说不要从任何网站上copy落来,违者一律检举. 更新2: 感谢choiman_chan的尝试,但不符要求. 有人引用量子力学中的随机性支持自由意志说,但是第一,这种微观尺度上的随机性和通常意义下的宏观的自由意志之间仍然有着难以逾越的距离;第二,这种随机性是否不可约简(irreducible)还难以证明,因为人们在微观尺度上的观察能力仍然有限。 自然界是否真有随机性还是一个悬而未决的问题。统计学中的许多随机事件的例子,严格说来实为决定性的。 量子力学是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科,它主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。量子力学不仅是近代物理学的基础理论之一,而且在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用。 量子力学是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科,它主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。量子力学不仅是近代物理学的基础理论之一,而且在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用。 量子力学的发展简史 量子力学是在旧量子论的基础上发展起来的。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。 1900年,普朗克提出辐射量子假说,假定电磁场和物质交换能量是以间断的形式(能量子)实现的,能量子的大小同辐射频率成正比,比例常数称为普朗克常数,从而得出黑体辐射能量分布公式,成功地解释了黑体辐射现象。 1905年,爱因斯坦引进光量子(光子)的概念,并给出了光子的能量、动量与辐射的频率和波长的关系,成功地解释了光电效应。其后,他又提出固体的振动能量也是量子化的,从而解释了低温下固体比热问题。 1913年,玻尔在卢瑟福有核原子模型的基础上建立起原子的量子理论。按照这个理论,原子中的电子只能在分立的轨道上运动,原子具有确定的能量,它所处的这种状态叫“定态”,而且原子只有从一个定态到另一个定态,才能吸收或辐射能量。这个理论虽然有许多成功之处,但对于进一步解释实验现象还有许多困难。 在人们认识到光具有波动和微粒的二象性之后,为了解释一些经典理论无法解释的现象,法国物理学家德布罗意于1923年提出微观粒子具有波粒二象性的假说。德布罗意认为:正如光具有波粒二象性一样,实体的微粒(如电子、原子等)也具有这种性质,即既具有粒子性也具有波动性。这一假说不久就为实验所证实。 由于微观粒子具有波粒二象性,微观粒子所遵循的运动规律就不同于宏观物体的运动规律,描述微观粒子运动规律的量子力学也就不同于描述宏观物体运动规律的经典力学。当粒子的大小由微观过渡到宏观时,它所遵循的规律也由量子力学过渡到经典力学。 量子力学与经典力学的差别首先表现在对粒子的状态和力学量的描述及其变化规律上。在量子力学中,粒子的状态用波函数描述,它是坐标和时间的复函数。为了描写微观粒子状态随时间变化的规律,就需要找出波函数所满足的运动方程。这个方程是薛定谔在1926年首先找到的,被称为薛定谔方程。 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)一般不具有确定的数值,而具有一系列可能值,每个可能值以一定的几率出现。当粒子所处的状态确定时,力学量具有某一可能值的几率也就完全确定。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产生了相对论量子力学。经狄拉克、海森伯和泡利等人的工作发展了量子电动力学。20世纪30年代以后形成了描述各种粒子场的量子化理论——量子场论,它构成了描述基本粒子现象的理论基础。 量子力学是在旧量子论建立之后发展建立起来的。旧量子论对经典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中的一些现象。由于旧量子论不能令人满意,人们在寻找微观领域的规律时,从两条不同的道路建立了量子力学。 1925年,海森堡基于物理理论只处理可观察量的认识,抛弃了不可观察的轨道概念,并从可观察的辐射频率及其强度出发,和玻恩、约尔丹一起建立起矩阵力学;1926年,薛定谔基于量子性是微观体系波动性的反映这一认识,找到了微观体系的运动方程,从而建立起波动力学,其后不久还证明了波动力学和矩阵力学的数学等价性;狄拉克和约尔丹各自独立地发展了一种普遍的变换理论,给出量子力学简洁、完善的数学表达形式。 量子力学的基本内容 量子力学的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对应规则和物理原理。 在量子力学中,一个物理体系的状态由波函数表示,波函数的任意线性叠加仍然代表体系的一种可能状态。状态随时间的变化遵循一个线性微分方程,该方程预言体系的行为,物理量由满足一定条件的、代表某种运算的算符表示;测量处于某一状态的物理体系的某一物理量的操作,对应于代表该量的算符对其波函数的作用;测量的可能取值由该算符的本征方程决定,测量的期待值由一个包含该算符的积分方程计算。 波函数的平方代表作为其变数的物理量出现的几率。根据这些基本原理并附以其他必要的假设,量子力学可以解释原子和亚原子的各种现象。 关于量子力学的解释涉及许多哲学问题,其核心是因果性和物理实在问题。按动力学意义上的因果律说,量子力学的运动方程也是因果律方程,当体系的某一时刻的状态被知道时,可以根据运动方程预言它的未来和过去任意时刻的状态。 但量子力学的预言和经典物理学运动方程(质点运动方程和波动方程)的预言在性质上是不同的。在经典物理学理论中,对一个体系的测量不会改变它的状态,它只有一种变化,并按运动方程演进。因此,运动方程对决定体系状态的力学量可以作出确定的预言。 但在量子力学中,体系的状态有两种变化,一种是体系的状态按运动方程演进,这是可逆的变化;另一种是测量改变体系状态的不可逆变化。因此,量子力学对决定状态的物理量不能给出确定的预言,只能给出物理量取值的几率。在这个意义上,经典物理学因果律在微观领域失效了。 据此,一些物理学家和哲学家断言量子力学摈弃因果性,而另一些物理学家和哲学家则认为量子力学因果律反映的是一种新型的因果性——几率因果性。量子力学中代表量子态的波函数是在整个空间定义的,态的任何变化是同时在整个空间实现的。 20世纪70年代以来,关于远隔粒子关联的实验表明,类空分离的事件存在着量子力学预言的关联。这种关联是同狭义相对论关于客体之间只能以不大于光速的速度传递物理相互作用的观点相矛盾的。于是,有些物理学家和哲学家为了解释这种关联的存在,提出在量子世界存在一种全局因果性或整体因果性,这种不同于建立在狭义相对论基础上的局域因果性,可以从整体上同时决定相关体系的行为。 量子力学用量子态的概念表征微观体系状态,深化了人们对物理实在的理解。微观体系的性质总是在它们与其他体系,特别是观察仪器的相互作用中表现出来。 人们对观察结果用经典物理学语言描述时,发现微观体系在不同的条件下,或主要表现为波动图象,或主要表现为粒子行为。而量子态的概念所表达的,则是微观体系与仪器相互作用而产生的表现为波或粒子的可能性。 量子力学表明,微观物理实在既不是波也不是粒子,真正的实在是量子态。真实状态分解为隐态和显态,是由于测量所造成的,在这里只有显态才符合经典物理学实在的含义。微观体系的实在性还表现在它的不可分离性上。量子力学把研究对象及其所处的环境看作一个整体,它不允许把世界看成由彼此分离的、独立的部分组成的。关于远隔粒子关联实验的结论,也定量地支持了量子态不可分离性的观点。 其他量子物理学分支学科 量子力学、核物理学、高能物理学、原子物理学、分子物理学 其它物理学分支学科 物理学概览、力学、热学、光学、声学、电磁学、核物理学、固体物理学 参考: 百度 建议你去读这本书: 量子力学(第三版) 科学出版社 曾谨言著 合共两册,深入浅出,视乎阁下的Maths基础,花一两年该可读完。看毕全书的话,保证你比一般的物理系毕业生更懂量子力学。 量子力学是现时最高深之物理学,不能于短短几十字解释,第一位已答得非常好。 deepleeqe choiman_chan的回答已经非常非常的好,除非你的要求是连条 equation都写出来再一步一步去解,但如果是这样的话,这便是一本书而不是yahoo知识了。2023-08-11 00:51:261
什么是量子力学原理
量子力学基于几个假设:1、描写微观态的数学量是希尔伯特空间中的矢量,相差一个复数因子的两个矢量描写同一个状态。2、(1)描写微观系统物理量的是希尔伯特空间中的厄米算府;(2)物理量对应算符的本征值(3)物理量的概率和系数的复平方成正比3、位置算符和动量算符对易关系为[x,p]=ih/2pai4、微观系统的状态随时间变化满足薛定谔方程5、描写全同粒子系统的态矢量对于任意一对粒子调换之后要么对称(玻色子)要么反对称(费米子)基于上面这个假设,楼上回答的一切基本上都可以推导出来,比如不确定关系。另外,这里不包括相对论。see喀兴林《高等量子力学》2023-08-11 00:51:351
量子力学的理论在哪里?
统一场理论全面解释了宇宙物质存在,变化的现象和过程,实现了自然理论的统一。2023-08-11 00:51:435
量子力学到底告诉了我们什么?
搜索百度 外星人告诉地球人宇宙终极秘密还有一个 人类哲学家与外星人精神领袖的对话2023-08-11 00:52:398
你们知道量子力学的基本原理是哪几个吗
力学的三大定律:波的本征态定理2023-08-11 00:53:182
量子力学的通俗概念是什么,在我们的生活中有实际的应用?
量子力学(Quantum Mechanics)是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科,它主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。量子力学不仅是近代物理学的基础理论之一,而且在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用。量子力学表明,微观物理实在既不是波也不是粒子,真正的实在是量子态。它不允许把世界看成由彼此分离的、独立的部分组成的。关于远隔粒子关联实验的结论,也定量地支持了量子态不可分离 . 不确定性指经济行为者在事先不能准确地知道自己的某种决策的结果。或者说,只要经济行为者的一种决策的可能结果不止一种,就会产生不确定性。应用在许多现代技术装备中量子物理学的效应起了重要的作用。从激光、电子显微镜、原子钟到核磁共振的医学图像显示装置全部依靠量子力学的原理和效应。对半导体的研究导致了二极管和三极管的发明,最后为现代的电子工业铺平了道路。在核武器的发明过程中量子力学的概念也起了一个关键的作用。在上述这些发明创造中量子力学的概念和数学描述往往很少直接起了一个作用,而是固体物理学、化学、材料科学或者核物理学的概念和规则起了主要作用,但是在所有这些学科中量子力学均是其基础,这些学科的基本理论全部是建立在量子力学之上的。以下仅能列举出一些最显著的量子力学的应用,而且这些列出的例子肯定也非常不完全,实际上在现代的技术中量子力学无处不在。原子物理和化学任何物质的化学特性均是由其原子和分子的电子结构所决定的。通过解包括了所有相关的原子核和电子的多粒子薛定谔方程可以计算出该原子或分子的电子结构。在实践中人们认识到要计算这样的方程实在太复杂,而且在许多情况下只要使用简化的模型和规则就足以确定物质的化学特性了。在建立这样的简化的模型中量子力学起了一个非常重要的作用。一个在化学中非常常用的模型是原子轨道。在这个模型中分子中电子的多粒子状态通过将每个原子的电子单粒子状态加到一起形成。这个模型包含着许多不同的近似(比如忽略电子之间的排斥力、电子运动与原子核运动脱离等等),但是它可以近似地、准确地描写原子的能量极。除比较简单的计算过程外这个模型还可以直觉地给出电子排布以及轨道的图像描述。通过原子轨道人们可以使用非常简单的原则(洪德定则)来区分电子排布。化学稳定性的规则(八隅律、幻数)也很容易从这个量子力学模型中推导出来。通过将数个原子轨道加在一起可以将这个模型扩展为分子轨道。由于分子一般不是球对称的,因此这个计算要比原子轨道要复杂得多。理论化学中的分支量子化学和计算机化学是专门使用近似的薛定谔方程计算复杂的分子的结构及其化学特性的学科。核物理核壳层模型 隧道效应 固体物理学为什么金刚石硬、脆和透明,而同样由碳组成的石墨却软而不透明?为什么金属导热、导电,有金属光泽?发光二极管、二极管和三极管的工作原理是什么?铁为什么有铁磁性?超导的原理是什么?以上这些例子可以使人想象出固体物理有多么多样性。事实上凝聚态物理学是物理学中最大的分支。事实上所有凝聚态物理学中的现象从微观角度上都只有通过量子力学才能正确地被解释。使用经典物理顶多只能从表面上和现象上提出一定的解释。以下列出了一些量子效应特别是强的现象:晶格现象:音子、热传导 静电现象:铁电性、压电效应 电导:绝缘体、导体、半导体、电导、能带结构、带隙、p-n结、近藤效应、等离体子、量子霍尔效应、超导现象、约瑟夫逊效应、维格纳晶体 热电效应:热电性 磁性:铁磁性、磁量子、自旋玻璃态 低温态:玻色-爱因斯坦凝聚、超流体、超固体、费米子凝聚态 维效应:量子线、自旋密度波、量子点 量子信息学目前研究的焦点在于一个可靠的、处理量子状态的方法。由于量子状态可以叠加的特性理论上量子计算机可以高度平行运算,它可以应用在密码学中。理论上量子密码术可以产生完全可靠的密码,但是实际上目前这个技术还非常不可靠。另一个当前的研究项目是将量子状态传送到远处的量子隐形传送。2023-08-11 00:53:281
量子力学的正统解释是什么?
哥本哈根学派对量子力学的解释 哥布哈根学派是20世纪20年代初期形成的,为首的是丹麦著名物理学家尼尔斯*玻尔,玻恩、海森伯、泡利以及狄拉克等是这个学派的主要成员.它的发源地是玻尔创立的哥本哈根理论物理研究所.哥本哈根学派对量子力学的创立和发展作出了杰出贡献,并且它对量子力学的解释被称为量子力学的“正统解释”.玻尔本人不仅对早期量子论的发展起过重大作用,而且他的认识论和方法论对量子力学的创建起了推动和指导作用,他提出的著名的“互补原理”是哥本哈根学派的重要支柱.玻尔领导的哥本哈根理论物理研究所成了量子理论研究中心,由此该学派成为当时世界上力量最雄厚的物理学派. 哥本哈根学派的解释在定量方面首先表述为海森伯的不确定关系.这类由作用量量子h表述的数学关系,在1927年9月玻尔提出的互补原理中从哲学得到了概括和总结,用来解释量子现象的基本特征——波粒二象性.所谓互补原理也就是波动性和粒子性的互相补充. 该学派提出的量子跃迁语言和不确定性原理(即测不准关系)及其在哲学意义上的扩展(互补原理)在物理学界得到普遍的采用.因此,哥本哈根学派对量子力学的物理解释以及哲学观点,理所当然是诸多学派的主体,是正统的、主要的解释. ]量子力学的随机解释 随机解释认为,通过研究薛定谔方程与费曼积分、马尔科夫过程之间的联系,认为应把量子力学解释为一种经典的概率理论或统计过程理论.这些过程是随机的,例如,用布朗运动理论解释不确定关系. 最早对量子理论作随机解释的薛定谔和随后的玻普通过对随机过程的研究认为,波粒二象性的矛盾是由于波被看作是一种独立的实在,如果波被看作是粒子系综的集体特性,例如声波那样,就不存在矛盾了.后来,他们借助量子场中的产生和湮没过程,建立起一种推广了的统计力学,由此推出量子力学的规律.他们进一步认为波函数只是表示时空中事件出现的次序.由于基本事件按其本性来讲是分立地产生和消失的,所以这些次序的规律具有统计的性质.随着统计电动力学的发展,发现经典随机体系与量子力学体系之间具有很大的类似性. 薛定谔还认为,只能把“客观实在性”归属于波而不归属于粒子,并且不准备把波仅仅解释为“概率波”.因而他认为,只有位形空间中的波是通常解释中的概率波,而三维物质波或辐射波都不是概率波,但却有连续的能量和动量密度,就象麦克斯韦理论中的电磁场一样.薛定谔因此正确地强调指出,在这一点上,可以设想这些过程是比它们通常的情况更为连续.在通常的量子论解释中,它包含在从可能到现实的转变中.爱因斯坦与玻尔关于量子力学解释的大论战 爱因斯坦与玻尔关于量子力学解释的不同观点之间的大论战是量子力学创建和发展过程中最具有代表性意义的一场争论,因而本文特作比较深入完整的阐述和分析. 玻尔1918年提出对应原理,认为量子理论能以一定的方式同经典理论一致起来.即认为原子保持量子状态的特性和稳定性有一定限度.只有当外来干扰的强度不足以把原子激发到较高量子状态时,原子才显现量子特征.如果在非常强烈的干扰下,那么量子效应的特性将完全消失,原子也就带有古典性质.海森伯正是按这一原理和可观察量是物理理论基础创立了矩阵力学.波动力学也是通过量子和经典的对应性建立起来的.1927年海森伯提出“不确定关系”后,玻尔接着于同年9月在意大利科摩城召开的纪念伏打逝世100周年国际物理学会议上发表了题为《量子公设和原子理论的晚近发展》的演讲,提出了著名的“互补原理”,引起学术界很大震动.互补原理认为:微粒和波的概念是互相补充的,同时又是互相矛盾的,它们是运动过程中的互补图像.玻尔特别指出,观察微观现象的特殊性,由于微观客体中最小作用量子h要起重要作用,因此微观客体和测量仪器之间的相互作用是不能忽略的.这种相互作用在原则上是不可控制的,是量子现象不可分割的组成部分.这种不可控制的相互作用的数学表示是“不确定关系”.这决定了量子力学的规律只能是概率性的.为了描述微观客体,必须抛弃决定性的因果性原理.量子力学精确地描写了单个粒子体系状态,它是完备的.玻尔特别强调微观客体的行为有赖于观测条件.他认为一个物理量或特征,不是本身即存在,而是由我们作观测或度量时才有意义.哥本哈根学派写了大量文章,宣传互补原理,提出了客观不可分的观点.他们还将互补原理推广到生物学、心理学,甚至社会历史各个领域,认为互补原理是一切科学研究的指导思想. 1927年10月24日至29日在布鲁塞尔召开了第五届索尔威会议,玻尔在会上又一次阐述了他的互补原理.量子力学的哥本哈根解释为众多的物理学家所接受,成为量子力学的正统解释.但是在会上,互补原理却遭到了爱因斯坦、薛定谔等人的强烈反对,开始了物理学史上前所未有的长达几十年之久的爱因斯坦-玻尔大论战. 实际上,爱因斯坦和玻尔的论战从1920年4月就已经开始了.当时,玻尔到爱因斯坦所在的德国柏林访问,第一次与爱因斯坦会面.他们两人就量子理论的发展交换了意见,谈话的主题是关于光的波粒二象性的认识问题.乍看起来,这次争论好象是爱因斯坦主张,完备的光理论必须以某种方式将波动性和粒子性结合起来,而玻尔却固守光的经典波动理论,否认光子理论基本方程的有效性.然而,仔细分析就会发现玻尔强调需要同经典力学的观念作彻底的决裂,而爱因斯坦则虽赞成光的波粒二象性,但却坚信波和粒子这两个侧面可以因果性地相互联系起来. 爱因斯坦坚决反对量子力学的概率解释,不赞成抛弃因果性和决定性的概念.他坚信基本理论不应当是统计性的.他说,“上帝是不会掷骰子的.”他认为在概率解释的后面应当有更深一层的关系,把场作为物理学更基本的概念,而把粒子归结为场的奇异点,他还试图把量子理论纳入一个基于因果性原理和连续性原理的统一场论中去,因此他在第五届索尔威会议上支持德布罗意的导波理论,并且在发言中强调量子力学不能描写单个体系的状态,只能描写许多全同体系的一个系综的行为,因而是不完备的理论. 由此可见,量子力学的发展是个充满争吵的发展.主要有哥本哈根玻尔爱因斯坦 3个学派的争论2023-08-11 00:53:351
量子力学是怎样被发现的?大概过程是怎样的?下周就要了,
19世纪末人们为经典物理取得重大成就欢呼的时候,一系列经典理论无法解释的现象一个接一个地发现了.其中最重要的一个是黑体辐射经典解释导致的紫外灾难.德国物理学家普朗克为了解释热辐射能谱提出了一个大胆的假设:在热辐射的产生与吸收过程中能量是以hV为最小单位,一份一份交换的.这个能量量子化的假设不仅强调了热辐射能量的不连续性,而且与辐射能量和频率无关由振幅确定的基本概念直接相矛盾,无法纳入任何一个经典范畴. 著名科学家爱因斯坦经过认真思考,于1905年提出了光量子说.1916年美国物理学家密立根发表了光电效应实验结果,验证了爱因斯坦的光量子说.1913年丹麦物理学家玻尔为解决卢瑟福原子行星模型的不稳定(按经典理论,原子中电子绕原子核作圆周运动要辐射能量,导致轨道半径缩小直到跌落进原子核,与正电荷中和),提出定态假设:原子中的电子并不像行星一样可在任意经典力学的轨道上运转,稳定轨道的作用量fpdq必须为h的整数倍(角动量量子化),即fpdq=nh,n称之为量子数.玻尔又提出原子发光过程不是经典辐射,是电子在不同的稳定轨道态之间的不连续的跃迁过程,光的频率由轨道态之间的能量差AE=hV确定,即频率法则.这样,玻尔原子理论以它简单明晰的图像解释了氢原子分立光谱线,并以电子轨道态直观地解释了化学元素周期表,导致了72号元素铅的发现,在随后的短短十多年内引发了一系列的重大科学进展.这在物理学史上是空前的. 由于量子论的深刻内涵,以玻尔为代表的哥本哈根学派对此进行了深入的研究,他们对对应原理、矩阵力学、不相容原理、测不准关系、互补原理.量子力学的几率解释等都做出了贡献. 1923年4月美国物理学家康普顿发表了X射线被电子散射所引起的频率变小现象,即康普顿效应.按经典波动理论,静止物体对波的散射不会改变频率.而按爱因斯坦光量子说这是两个“粒子”碰撞的结果.光量子在碰撞时不仅将能量传递而且也将动量传递给了电子,使光量子说得到了实验的证明. 光不仅仅是电磁波,也是一种具有能量动量的粒子.1924年美籍奥地利物理学家泡利发表了“不相容原理”:原子中不能有两个电子同时处于同一量子态.这一原理解释了原子中电子的壳层结构.这个原理对所有实体物质的基本粒子(通常称之为费米子,如质子、中子、夸克等)都适用,构成了量子统计力学———费米统计的基点.为解释光谱线的精细结构与反常塞曼效应,泡利建议对于原于中的电子轨道态,除了已有的与经典力学量(能量、角动量及其分量)对应的三个量子数之外应引进第四个量子数.这个量子数后来称为“自旋”,是表述基本粒子一种内在性质的物理量. 1924年,法国物理学家德布罗意提出了表达波粒二象性的爱因斯坦———德布罗意关系:E=hV,p=h/入,将表征粒子性的物理量能量、动量与表征波性的频率、波长通过一个常数h相等. 1925年,德国物理学家海森伯和玻尔,建立了量子理论第一个数学描述———矩阵力学.1926年,奥地利科学家提出了描述物质波连续时空演化的偏微分方程———薛定谔方程,给出了量子论的另一个数学描述——波动力学.1948年,费曼创立了量子力学的路径积分形式.2023-08-11 00:53:421
量子力学的叠加原理是什么?
量子力学有一个重要理论,叫哥本哈根诠释。主要内容是:物体在没有被观察前,可以同时以各种可能的状态存在。这就是所谓的叠加态,有时也被称为波函数。要想知道物体处在什么状态,必须进行观察。它使波函数消失,也就是叠加态消失,物体呈现一种确定的状态。有两个著名的量子力学实验——双孔实验和薛定谔的猫实验,都是围绕叠加态进行的。双孔实验是在一块纸板上切出两个细长的孔。纸板的一边放置电子发射器,另外一边放置电子检测屏。当电子发射器一个一个地向双孔轮流发射电子时,电子检测屏上就会出现明暗相间的条纹图案,这与利用光做双孔实验的结果相同,说明每个电子都像光一样同时通过了两个孔。可是如果我们在两个孔旁边装上电子监测器,监测电子的实际运行轨迹。结果发现电子每次只是通过一个孔,原来那种只有电子同时通过两个孔才会出现的明暗相间的条纹图案也不见了,电子检测屏上呈现的只是电子通过一个孔时才有的图案。好像电子知道有人在监测它们,所以不再像原来那样行动。著名量子物理学家费曼指出,双孔实验揭示了量子物理学的核心,可是没有人知道这种现象的实质是什么!薛定谔的猫实验是一种虚构的“思想实验”。这个实验的构想是:在一个密闭的盒子里,放置一块放射性物质、一套检测机关、一瓶毒药和一只猫。放射性物质什么时候发生衰变是事先无法预测的。一旦发生衰变,就会触发检测机关,打碎毒药瓶,继而将猫毒死。那么,在打开盒子观察前,盒子里的猫会是一种什么状态呢?按照常识来说,会有两种可能:猫可能是活的,也可能是死的;然而量子力学理论认为,这两种可能都同时存在,也就是说,猫既是活的,又是死的。这显然与人们的传统思维大相径庭。薛定谔的本意,是想通过这个实验证明这种观点的荒谬性。然而,随着时光的流转,“叠加态”的说法不仅没有被驳倒和摈弃,反而得到越来越多的理论和实验的支持。可是,当人们打开盒子,明明看到的是一只活猫,或一只死猫。那么,怎么能够证明在打开盒子之前,猫既是活的,又是死的呢?在目前的量子力学领域,越来越多的人倾向于两种解释:一种是“意识决定存在”。人们看到的活猫或死猫的“事实”,是人们进行了观察的结果,也就是人类意识的产物。是意识“创造”了“事实”,而不是事物的本来状态。任何事物在观察前和观察后都不是同一个样子。一种是自然界存在多重宇宙。另外那些宇宙,也和我们所感知的这个宇宙一样真实,一样存在真实的物体和事件。那些宇宙中,还有许多个一模一样的你。不过有的可能与你的初恋情人结了婚(另外宇宙中也有你初恋情人的翻版),生活的十分幸福甜蜜;有的可能从事了你年轻时最喜欢的工作,而且事业有成……以薛定谔的猫实验为例,在打开盒子的那一刻,宇宙就分裂成了两个。在一个宇宙中,猫是活的;在另一个宇宙中,猫是死的。哥本哈根派所说的“叠加态”并未消失,只是存在于两个世界。就如同一条大河,在一座分水岭前分成了两条河;其中的一条又遇到一座分水岭,于是一条河又分成了两条河……自然界无穷无尽的多重宇宙,就是这样不断地永无休止地分裂而成的。量子世界许多奇异的现象和理论,不仅令芸芸众生大为困惑,也让许多量子学者头晕目眩。恰如费曼所言:“从常识的观点看,量子力学对自然的描述是荒谬可笑的。但是它与实验完全吻合。因此我希望你能够接受自然是荒谬的,因为它确实是荒谬的。”另一位著名的量子物理学家普朗克也同样感慨道:“科学不能解答自然的最终秘密,这是因为归根到底我们自己就是一个需要解答的秘密。”诚如斯言,我们人类本身就是一个大大的问号——我们是宇宙间全知全能的上帝,还是“上帝”眼里的大猩猩?我们看见的就是真实的吗?看不见的就不存在吗?我们究竟掌握了自然界的多少秘密?我们中间还有没有哥白尼和爱因斯坦……这些问题得不到明确的回答,宇宙对于我们就只能是一个深不可测的谜团。2023-08-11 00:53:501
什么是量子物理学?
量子物理学我们把科学家们在研究原子、分子、原子核、基本粒子时所观察到的关于微观世界的系列特殊的物理现象称为量子现象。 量子世界除了其线度极其微小之外(10-10~10-15m量级),另一个主要特征是它们所涉及的许多宏观世界所对应的物理量往往不能取连续变化的值,(如:坐标、动量、能量、角动量、自旋),甚至取值不确定。许多实验事实表明,量子世界满足的物理规律不再是经典的牛顿力学,而是量子物理学。量子物理学是当今人们研究微观世界的理论,也有人称为研究量子现象的物理学。 由于宏观物体是由微观世界建构而成的,因此量子物理学不仅是研究微观世界结构的工具,而且在深入研究宏观物体的微结构和特殊的物理性质中也发挥着巨大作用。2023-08-11 00:54:302
请通俗地解释一下量子力学原理
如果有个人身上带著人民币,那打死他他能给的最小的钱也就是1毛钱,他给不出0.01毛钱所以所有的东西标价最低就是1毛钱...量子力学的概念就是这样...以前的人觉得物体所发出的能量是连续的,但通过实验观察发现其实并不是连续的量子力学对这个情况提出解释--因为能量的发出是来自于一颗颗小于原子的微小粒子所发出的能量,而这些能量有其最小值,所以不能低于这个最小值,也不可能出现这个最小值倍数以外的能量简单来讲,量子力学是因为体认到物质都是由极端微小的粒子所组成,因此从这些粒子的角度去探讨他们的物理行为,因为每个粒子就是一个最小值,就好像在一群人里面,最小的完整单位就是一个人,所以我们不会期望出现2.35个人这种情况,同样的我们也不会期望出现"2.2个粒子发出的能量"这种情况这就是量子力学最基本的概念,之后才是基于这个概念所作的一系列计算与假设2023-08-11 00:54:381
量子力学建立过程
开始是由两个著名实验引起(黑体辐射实验和迈克尔逊莫雷实验),黑体辐射实验人们无法用经典物理学解释,布朗克首次提出能量子假设后,引入了量子这一概念,后来爱因斯坦受到启发,采用光量子的假设,成功解释了光电效应,光具有波粒二象性。因而,量子这一概念成为科学家谈论的焦点,人们开始意识到牛顿力学在微观世界里面已经不再适用,必须有一个理论来量化微观系统。这时德布罗意提出了物质波的概念,即实物粒子和光子一样也具有波粒二象性,但对于实物粒子波的物理意义,人们还不能给出解释。薛定谔写出了薛定谔方程,建立微观粒子的波动方程;波恩对波函数给出了统计解释,粒子在空间的分布是有一定概率;海森堡建立了矩阵力学,将力学量都用矩阵表示。考虑的粒子随空间位置而呈概率分布,那其他力学量是否也是呈概率分布呢?海森堡提出不确定性原理,并利用矩阵变换解释了力学量在不同表象中的表示,粒子的其他力学量也是呈概率分布,只是采用了不同的表象。这样波动力学和矩阵力学完整理论正式形成,也标志着量子力学理论正式形成。2023-08-11 00:55:051
量子力学的五大假定
量子力学的五大假定:量子力学五大假设是指微观体系的运动状态由相应的归一化波函数描述;微观体系的运动状态波函数随时间变化的规律遵从薛定谔方程;力学量由相应的线性厄米算符表示;力学量算符之间有确定的对易关系;全同的多粒子体系的波函数对于任意一对粒子交换而言具有对称性。量子力学的理论框架是由下列五个假设构成的:(1)波函数假设:微观体系的运动状态被一个属于希尔伯特空间波函数完全描述,从这个波函数可以得出体系的所有性质。(2)演化假设:微观体系的运动状态波函数随时间的演化满足薛定谔方程。(3)算符假设:力学量用厄米算符表示。(4)量子测量假设:当对一个量子体系进行某一力学量的测量时,测量结果一定为该力学量算符的本征值当中的某一个,测量结果为|k>的概率为|<k|ψ>|的平方,当测量完成后,该量子体系塌缩至|k>,(即不管再对该量子态重新测量多少次,测得的该力学量的值一定为第一次所测得的值k)。(5)全同性原理:在全同粒子所组成的体系中,两全同粒子相互调换不改变体系的状态。2023-08-11 00:55:131
正确理解量子力学的量子自旋原理,是解开宇宙奥秘的一把钥匙
在理论物理中,量子力学最基础的理论 ,最核心内容就是量子自旋 。不能正确理解量子自旋,便会成为心中的结,纠结自己,限制自己的思维,无法找到宇宙的真正运行逻辑。 量子自旋是微观粒子量子自身进行旋转的运动,量子自旋时表面上的切向线速度已经超越了光速。1925年,由乌伦贝克与古兹密特提出了电子的自旋猜想,他俩认为电子并不是一个点电荷,而是电子应该具有“自旋”的属性。自旋是电子的内禀属性,就跟质量是电子的内禀属性一样,是与生俱来的性质。而自旋所带来的角动量以及磁矩也就成为了电子的内禀属性。 后来量子力学将电子自旋属性推广到整个微观领域的粒子中去。所有的粒子量子一一电子,中微子,夸克,光子,费米子,玻色子,都不是我们想象的“点粒子”,而是能够振荡自旋的。这种自旋 运动就是左旋 右旋 ,沿着相反的方向运行 。它能够同时处于不同状态 ,同时出现一种正转和反转的状态 。这种自旋是可以量子化的。 我们了解到量子自旋这种现象后,不禁会进一步深刻思索:自旋,这种自旋力哪里来的?而且这种力并非只是一种力,能够同时正转、 反转 ,说明是两种力 ,这两种力又是什么力 ? 量子力学科学家没有直接告诉我们 ,但是从整个量子力学研究的理论和成果,分析判断,却清晰地告诉了我们 答案。 首先,量子正转 、反转这两种力 ,并非来自外部 ,而是量子自身存在的 ,是量子自身发出的 。 那么,量子自身是一个什么样的物质结构 ,有什么样的性质 ? 量子力学一百年发展告诉我们,宇宙是物质的运动和运动的物质,这个物质究竟是什么?现代科学给我们清晰的答案:这个物质是粒子。物质的运动和运动的物质,就是粒子的运动和运动的粒子。 宇宙物质世界是由粒子组成的 ,这些粒子世界中存在着什么?无论大粒子还是小粒子,都存在着引力和斥力。引力和斥力存在于一切粒子中,存在于一切物质 中。从中微子、夸克、中子质子、原子、分子直到星系、星云、星球,宇宙中的所有物质,当然包括反物质,都存在引力和斥力,宇宙物质世界都不过是大小磁场罢了。粒子是引力和斥力的载体。引力和斥力同时也是粒子 ,是两种粒子 一一吸引力粒子和离心力粒子。 这两种粒子是什么?这种粒子就是宇宙自然的本原。宇宙自然就是由这两种粒子诞生演化而来的。吸引力粒子和离心力粒子是宇宙的源头,辩证唯物主义称之的自然法则,爱因斯坦称之为的“自然神”。 但是,这两种粒子是不能单独存在的 ,是一个共生体 。 两种粒子结构和性质是这样的: 这两种粒子紧密结合在一起。吸引力粒子中,有吸引力粒子和离心力粒子。离心力粒子中,有吸引力粒子和离心力粒子。没有孤立的吸引力粒子和孤立的离心力粒子。 吸引力粒子和离心力粒子,表现为相互吸引,同时又表现为相互排斥。吸引力粒子,同时存在粒子和反粒子。离心力粒子,同时也存在着粒子和反粒子。所有的粒子中,无论是粒子还是反粒子,都存在着吸引力和离心力。 这种吸引力粒子和离心力粒子是共生 共存的粒子 ,无法把吸引力子粒子和离心力粒子分割开来 ,独立出来 。这就是磁偶极子 ,南极 、北极,N极、S极,引力、斥力,吸引力和离心力,这些说法为同义语。吸引力和离心力称谓比较准确 。因为磁偶极子无法分开,不能磁单极子化,两种粒子无法独立存在 。所以这两种粒子不是量子 。也就是说,它不是物质的最小单位,这两种粒子的存在,无限小,其形成的天体物质,无限大。 也就是说, 一个粒子同时存在着引力和斥力 ,量子自旋的左旋力,右旋力,就是引力和斥力 的自旋。 一个量子同时存在着引力和斥力 ,这种引力和斥力做自旋运动 ,是按照相反的方向正转、 反转 。这种状态出现的影像 ,就是量子力学的波粒二象性 。哥本哈根学派解释的量子的叠加态与量子坍缩。根据这种影像提供的证据证明:引力发出的是粒子性运动。斥力发出的是波动性的运动。这种运动就是左旋 右旋 ,引力和斥力沿着相反的方向运行 。它能够同时处于不同状态 ,同时出现一种正转和反转的状态 。科学家花了很大的力气,发现了波粒二象性。波粒二象性是怎样诞生的 ?离不开分析粒子量子本身 ,抛开粒子量子本身去分析 ,那就走偏了。粒子量子里有什么 ?不过就是引力和斥力 ,引力和斥力的运动,产生波粒二象性现象,离开对引力和斥力的分析 ,离开量子本身,还能有什么别的存在吗 ?还能有什么外部原因吗?还能有别的物质吗 ?别的力吗 ?离开对量子引力和斥力的分析,是无法分析波粒二象性的 现象的,那会成为科学永远之谜,成为死结。粒子量子的存在,并不是独立运动 ,是相互联系的 ,相互作用的运动。量子自旋,产生于量子与量子之间的相互运动 ,物质与物质之间的相互作用。产生量子纠缠现象 。同性排斥、 异性吸引 ,是量子运动最基本的规律 ,也是整个宇宙物质世界的基本规律。由于量子本身同时发出引力和斥力 ,甲粒子量子发出的吸引力吸引乙粒子量子的离心力;乙粒子量子的吸引力吸引甲粒子量子的离心力,这样二者才能形成拉力,从而形成运动,诞生新的物质。在微观世界,那就是费米子与玻色子之间的运动 。费米子与玻色子之间的运动 ,是物质诞生壮大运动的规律 。 费米子和玻色子是怎样诞生的?具体运动是这样的,才能诞生物质: 吸引力粒子 吸引 离心力反粒子(异性吸引),经过碰撞,诞生费米子,也就是物质。 吸引力粒子 吸引 离心力粒子(同性排斥),经过碰撞,诞生反物质。 吸引力反粒子 吸引 离心力粒子,(异性吸引),经过碰撞,诞生玻色子。 吸引力粒子 吸引 离心力粒子(同性排斥),经过碰撞,诞生反玻色子。 微观粒子的自旋角动量是量子化的,粒子自旋取某个特定值的整数倍,自旋为半整数1/2、3/2的粒子被称为费米子。自旋数为整数0、1、2的粒子被称为玻色子。 电子的自旋是1/2,所以电子必须旋转两圈才能回到同一面。我们将自旋数位半奇数(1/2、3/2、5/2、7/2)的微观粒子划分为费米子,包括质子、中子、电子、夸克、中微子。 宇宙物质世界的粒子 都是费米子,服从泡利不相容原理。有了这些粒子,经过运动,出现不同的化学元素。原子会有一定的体积,宏观世界才有了大小,出现不同的天体物质 运动。 我们把自旋为整数的粒子称为玻色子,主要是传递各种力,例如自旋为1的光子,旋转一圈以后能回到同一面,自旋为2的粒子,旋转半圈以后就能回到同一面。这些粒子不服从泡利不相容原理,可以在空间的同一位置无限的叠加。 对电子自旋做出理论解释的是,狄拉克1928年提出的相对论性的波动方程,这个方程考虑进了有自旋角动量的电子在做高速运动时的相对论效应。 并且从方程中可以直接推导出电子自旋的量子数,以及磁矩等等,这些内禀属性。这时电子的各种属性就有了坚实的理论基础。 粒子量子为什么会出现这样费米子和玻色子这样的分工 ?又怎样实现吸引排斥的? 费米子由吸引力转化而来 ,玻色子由离心力转化而来,在电磁力场中,所有费米子都是以粒子的形式存在 ,所有的玻色子都是以波段的形式存在 。 二者构成阴阳关系,相生相克关糸,他们像夫妻一样 ,主导整个宇宙的运行 ,由于费米子和玻色子的运动,诞生中微子,>演化出夸克,>演化出中子质子,>演化出原子,>演化出分子,这五种宇宙运行形态,从而演化出整个天体物质世界。 当我们了解到宇宙的本源,吸引力粒子和离心力粒子创造了整个物质世界 ,神创论就会彻底崩溃 ,从科学领域中全部退出 ,从 社会 生活中逐渐退出 。人的思想从神论的思想中解放出来 ,真正实现思想 的自由,人的思维会得到更大的发挥, 科学会更理性的 发展,按照宇宙规律 ,处理好人与自然的关系 ,更好地发展人类文明 。 资料来源:中国科学院物理所,中国科普。2023-08-11 00:55:221
量子力学三大定律是哪三大定律呢?
量子力学是描述物质微观性质的一门物理学科,其中包含了许多定律和原理。其中,最基本、最重要的三大定律分别是:1. 不确定性原理:也称为海森堡不确定性原理,它规定在任何情况下,如果测量一个粒子的某一物理量,如位置和动量,那么根据这个原理,另一个一定量的测量结果就不能同时被确定下来,因为我在精确测量位置时就会影响到其动量,反之亦然。2. 波粒二象性原理:也称为德布罗意原理,它是指微观粒子既具有波动性质,又具有粒子性质。这个原理揭示了微观粒子不同于经典物理学所遵循的确定性规律,而是呈现出一些奇异的特性。3. 薛定谔方程:这是描述物质微观运动的一种数学表达式,它表明物质波函数(即对粒子性质和运动状态的描述)随时间的演化可以由一个数学方程来描述。薛定谔方程为理解量子力学的许多实验现象提供了关键性的理论基础。这三大定律是量子力学的基石,为我们理解微观世界提供了重要的思路和基础。2023-08-11 00:55:322
量子力学的三大定律是哪三大定律?
量子力学的三大定律如下:不确定性原理:由于测量的干扰,对一个量子系统的某些物理量(例如位置和动量、能量和时间等)不能同时知道精确值。薛定谔方程:描述量子系统随时间演化的方程,包括波函数的时间演化和能量本征值的计算。波粒二象性:量子系统表现出粒子和波的双重性质,例如电子和光子表现出粒子和波的性质,具体表现为波动性和粒子性的相互转化。2023-08-11 00:55:532
量子力学通俗讲解
量子力学是一种描述微观世界的物理学理论,它与经典物理学不同,因为它描述的是非常小的粒子,如原子和分子的行为。量子力学的基本原理是波粒二象性,即微观粒子既可以像粒子一样表现,也可以像波一样表现。这种二象性使得量子力学非常奇特和令人困惑。量子力学的另一个重要原则是不确定性原理,即无法同时精确测量粒子的位置和动量。这是因为测量过程会干扰粒子的状态,而粒子的状态是由波函数描述的,波函数描述了粒子的位置和动量的概率分布。因此,粒子的位置和动量只能以一种不确定的方式确定。量子力学还涉及量子纠缠和量子隧穿等奇特现象。量子纠缠是指两个或更多微观粒子之间存在一种特殊的关系,即它们的状态是相互依赖的,即使它们之间的距离很远。这种关系被广泛应用于量子计算和量子通信中。量子隧穿是指微观粒子能够穿过势垒,即使它们没有足够的能量克服它。总之,量子力学是一种非常奇特和令人困惑的物理学理论,它描述了微观世界的行为,包括波粒二象性、不确定性原理、量子纠缠和量子隧穿等。它在许多领域,如量子计算、量子通信、量子加密和量子传感器等方面具有重要的应用。2023-08-11 00:56:011
同位素分馏的热力学与量子力学原理
同位素分馏可由动力学与平衡效应产生。前者是直观性的估计,但后者看起来有点令人惊奇。首先,我们知道元素的化学性质是由其电子结构决定的,且核对化学反应不起作用。一、平衡同位素分馏多数同位素分馏是由平衡引起的。平衡分馏由气相、液相中分子及晶体中原子的平移、旋转与振动运动引起的,因为与这些运动有关的能量取决于质量。系统趋于调整自己以使其能量最小化。因此,同位素将使其振动、旋转与平移能量最小化而分布。这三种能量中,目前认为振动能对同位素分馏是最重要的。振动在固相中是原子运动的惟一方式。正如我们所预期的,这些影响都很小。如,下列反应的平衡常数在25℃时仅为1.04,反应的ΔG(=-RTlnK)仅为-100J/mol。同位素地质年代学与地球化学二、同位素分馏的量子力学原理至少在定性水平上,很容易理解同位素分馏为什么由振动引起的。氢分子的两个氢原子,它们并不相互保持在固定距离上,即使在绝对零度也连续双向振动。这种振动的频率定量化,也就是只可能是离散频率值。图11-1是氢分子中作为原子间距离函数的能量示意图。随着原子来回振动,它们势能的变化如曲线所示。零点能(ZPE)是分子在基态振动时的能级,该状态中分子处于低温。零点能总是类似和谐振动最小势能之上的某有限量。相同元素不同同位素势能曲线是一致的,但是如图11-1所示,零点振动能是不同的,较轻的同位素振动能处于较高量子水平上,较重的同位素振动能较低。由于振动能的不同,要分解分子而获得的能量,即结合能对不同的同位素结合是不同的。例如:要分解一个D2(2H2)需要441.6 kJ·mol-1,但是分解1H2分子仅需431.8 kJ·mol-1。因此,两个氘原子形成的键比H-H键强9.8 kJ·mol-1。键强度上的这种差别也能导致动力学分馏,因为分解较容易的分子反应更快。依据玻尔兹曼分布律,具内能Ei的分子概率为同位素地质年代学与地球化学每个分子的平均能量为同位素地质年代学与地球化学式中:g为统计加权因子;ni为能量为Ei的分子数;k为玻尔兹曼常数。方程(11-8)分母就是分配函数Q。因此,反应的自由能变化为同位素地质年代学与地球化学因为同位素交换反应的平衡常数与分配函数有关:同位素地质年代学与地球化学对于反应(11-6),其交换反应可简单地表示为同位素地质年代学与地球化学图11-1 氢分子的能级水平图对于气体分子有三种运动:振动、旋转与平移。分配函数可写成平移、旋转、振动电子分配函数的乘积:同位素地质年代学与地球化学原子能量及其电子构形并不受同位素差异的影响,因此最后一项在此可忽略。振动是同位素分馏的最重要的贡献者,且它是固相中惟一的运动。因此,我们先计算振动分配函数。我们可由和谐振动近似简单的双原子分子(如CO或O2)中的原子振动。量子振动的能量为同位素地质年代学与地球化学式中:v是基态振动频率;h是普朗克常数;n为振动量子数。振动运动的分配函数为同位素地质年代学与地球化学对于多原子分子,可表示为同位素地质年代学与地球化学对于理想的和谐振动,频率与质量减小之间的关系为同位素地质年代学与地球化学式中k是压迫常数,它决于分子的电子构形,但与同位素无关,μ为质量减少:同位素地质年代学与地球化学分子旋转运动也量子化,我们可将双原子分子作为围绕质量中心的哑铃旋转近似处理。一量子刚性旋转的旋转能为同位素地质年代学与地球化学式中:j是旋转量子数;I是惯动量,I=μr2,这里r是原子间的距离。统计加权因子g,在此等于(2j+1),因为围绕两个旋转轴可发生旋转。例如,如果j=1,对于分子有j(j+1)=2个量子,这两个量子有(2j+1)个分布方式:都围绕x轴,都围绕y轴或相对。因此:同位素地质年代学与地球化学因为旋转能的空间小,方程(11-19)可积分得到同位素地质年代学与地球化学式中σ是对称因子,对于异核分子,如16O-18O其值为1,对于同核分子,如16O-16O为2。这是因为在同核分子中量子必须在旋转轴之间均等分布,即j必须都是偶数或者是奇数。这种限制不适于异核分子,因此成为对称因子。最后,与三个可能的平移运动(x、y、z)中每一个相关的平移能量对于盒子中粒子的薛定谔方程的解给出同位素地质年代学与地球化学式中:n为平移量子数;m为质量;a为盒子的尺度。此表达式可插入到方程(11-8)中。在大约2 k以上,平移能级之间的跨度小,因此方程(11-8)可积分。记住有三个自由度,结果是同位素地质年代学与地球化学这里V是盒子的体积(a3)。因此,总分配函数为同位素地质年代学与地球化学出现在平衡常数表达式中的是分配函数的比值,上式中许多项最终可消去。因此,相同双原子分子中两个不同的同位素A与B,可简化为同位素地质年代学与地球化学由于键长实际上与同位素组成无关,进一步简化为同位素地质年代学与地球化学注意到除振动项外,所有的温度项被消去。因此,只有振动造成同位素分馏的温度依赖性。为了从平衡常数计算分馏因子α,必须计算出K∞。对于反应:同位素地质年代学与地球化学式中:A1与A2指的是相同物质仅在同位素组成上有差别的两个分子;a和b是化学计量系数,平衡常数为同位素地质年代学与地球化学因此,对仅单个同位素交换的反应,K∞就是简单的对称因子比。三、分馏因子的温度依赖性如上所示,分馏因子的温度依赖性仅依靠振动贡献。在温度Tu226ahv/k时,方程(11-14)、(11-25)中的1-e-hv/kT项趋于1,因此可以忽略掉。因此,振动分配函数为同位素地质年代学与地球化学进一步简化,因为Δv很小,利用近似式ex≈1+x(当xu226a1时),因此,振动能分配函数为同位素地质年代学与地球化学因为平移与旋转贡献与温度无关,这种形式的关系为同位素地质年代学与地球化学换言之,低温时α与温度呈反相关变化关系。高温时,1-e-hv/kT项明显不为1。并且在较高的振动频率时,并不是近似的和谐振动,并且其他几个近似假设也不成立,因此分馏因子与温度间的近似关系为同位素地质年代学与地球化学由于α一般较小,lnα≈1+α,因此α∝1+1/T2。温度无限高时,分馏因子为1。二氧化碳与水之间18O与16O之间的分配如图11-2所示,接近200℃时α∝1/T的关系成立,在此温度以上遵守α∝1/T2的关系。四、成分与压力依赖性有关相中化学键的性质在决定同位素分馏上是最重要的。普遍性规律是重同位素进入到最紧密键合的相中。具高离子势与低原子质量的键具高的振动频率并趋于优先结合重同位素。例如,石英(SiO2)是典型的最富18O的矿物,而磁铁矿的18O最低。在石英中氧主要是以共价键结合,但在磁铁矿中主要是离子键结合。O在石英中比在磁铁矿中结合更强烈,因此前者富集18O硅酸盐中阳离子在主要离子位置上的替代(典型的八面体位置)对氧的结合仅具次要影响,因此O同位素在相似硅酸盐间的同位素分馏一般是小的。具有强共价键特征位置(典型的四面体位置)上的阳离子的替代导致较大的O同位素分馏。因此,例如,可预计碱性长石端员系列与水之间的分馏是类似的,因为仅涉及到K+、Na+的替代;而斜长石端员系列与水之间的分馏因子较大,因为此系列涉及到Al替代Si及Ca替代Na,且O与Si和Al在四面体位置上的键具大的共价性。图11-2 CO2-H2O之间18O分馏因子α与1/T(A)、1/T2(B)之间的关系碳酸盐趋于非常富18O,因为O与小的、高电价的C4+离子键合。方解石与水之间的氧 同位素分馏Δ18Ocal-w在25℃时大约为30‰。碳酸盐中的阳离子的作用是次要的(由于阳离子在振动频率上的质量效应)。当Ba替代Ca时,Δ18Ocarb-w减少到大约25‰(因为Ba大约是Ca质量的三倍)。晶体结构起次要作用。在文石与方解石之间的Δ18O是0.5‰的数量级。然而,在石墨与金刚石之间明显具大的分馏(10‰)。压力对分馏因子的影响较小,在20×108 Pa以上不大于0.1‰。因为u2202ΔG/u2202P=ΔV,因此很容易理解压力效应。一个原子的体积完全由其电子结构所决定,它并不依赖于原子核的质量。因此,同位素交换反应的体积变化将很小,基本上不依赖于压力。因为当晶体被压缩时,振动频率与键长变化基本没有影响。硅酸盐的压缩率为万分之一的数量级,因此,可以预期是10-4或更小,一般不明显。2023-08-11 00:56:321
量子力学具体怎么学习?
学量子力学最好的方法就是用右脑,多思考多联想,不要陷入数学。学好量子力学需要做到两件事:1. 掌握描述量子力学时用到的数学工具。2. 理解用量子力学描述物理系统的思想方法。学好量子力学需要掌握的数学工具如下:1. 一些基本的数学分析知识,包括基础的实变函数,复变函数,常微分和偏微分方程等。这些任何理科的高等数学或者数学分析课程都会涵盖。2. 对一些基本的特殊函数的了解,如球谐函数,贝塞尔函数等。这些在物理系本科所开的数学物理方法课程中会有介绍,当然自行查阅亦无不可。3. 对于线性代数基础概念比较好的理解,包括线性空间,子空间,正交,基,矩阵和线性变换,本征值和本征向量。尤其要建立起矩阵就是变换,和本征向量转化为基的概念,因为这是描述量子力学的基础。这些概念在本科的线性代数课程中也应该清晰明了的建立起来。4. 最好有一点群论的基础,对理解对称性会有帮助。以上是关于学习量子力学需要掌握的数学工具,在掌握了这些基本的数学工具后,学习量子力学就是一个理解其物理思想,即用算符和态描述物理系统的方法的过程。对此 有几点建议:1. 找一本好的教材。如果你是物理科班出身,我不推荐曾谨言的量子力学教程(更加不推荐他的习题集),不推荐程檀生的现代量子力学教程;推荐Sakurai的Modern Quantum Mechanics,尤其是前三章,直接从量子力学的思考方式出发,导出一系列物理量的思维轨迹非常精彩。2. 关注算符和物理量的推导,尤其是角动量。3. 一定要做习题。4.在学习量子力学的过程中,会遇到无穷无尽的形而上的困惑,或者自己无法理解的概念。少思考些哲学,多关注下量子力学是怎样用来描述某个特定的物理体系,从而解决这个体系下的实际问题。归根到底,量子力学不是一种哲学,而是我们描述世界的一种方法。本回答由科学教育分类达人 顾凤祥推荐14 评论 分享 举报 carreragtr 2007-12-03下面这是我对量子的体会:首先送给你一句话,是美国现代最有名的物理学家之一费曼说过:“有人说世界上只有三个人能懂得相对论,那么对于量子力学,我敢肯定地说,没有有人会懂”, 这也是我开始学习量子力学时候老师给我们讲的,量子力学的特点就是他的抽象和矛盾。从一开始的基本原理到基本实验事实:单电子的双缝干涉(听起来就不合逻辑,但是事实就是如此),所以任何学习量子力学的人,不应该把精力放在如何更好的从逻辑上去理解量子力学,因为其本身就是不可以用逻辑解释的,我们应该去接受那些看似不可思议的假设和实验事实,然后以此为前提是用逻辑推导和数学技巧去解决实际问题,这才是学习量子力学的要务!量子力学主要有三种数学体系:波动力学、矩阵力学和路径积分,我们通常在前面几章会更多的使用到波动力学理论,是以振动理论为基础的,所以可以看微分方程的书籍获得所需要的理论基础;矩阵力学是海森堡建立的,起初他自己也不知道这个的物理含义,直到人们提出了希尔伯特空间,把算符和波函数都放在这个空间里才理解了量子力学的矩阵描述,所以线性代数对于矩阵力学的理解至关重要! 对于最后一个由费曼一手建立的解释,属于边缘理论,一般书里不会讲的,除非你很感兴趣可以看一下曾谨言的量子力学第二卷里面有述及。对于教材,你可以先从导论看起,培养自己的兴趣,兴趣很重要,因为量子力学的难度和抽象程度足以让所有不热爱它的人望而却步,只有你喜欢他,你才能够抱着一种轻松的心态去面对这些艰涩难懂的概念理论!切记! 导论我推荐一本国外人写的 名字忘记了 书名就是量子力学导论。然后课本你可以看复旦苏汝铿的《量子力学》比较详细的一本书,对你打下基础有利!补充一下,一定要学好狄拉克符号!这个东西不仅有助于让你事半功倍的表达量子力学关系式,还有助于你更好的理解量子力学!!最后祝你好运 :)2023-08-11 00:56:391
量子力学中的第二个定律—观察者原理究竟代表什么?
观察者定理代表人类是不能真正观察到量子真正的状态的。2023-08-11 00:56:493
量子力学中有哪些基本原理?
1、不确定性原理即观察者不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子位置的总是以一定的概率存在某一个不同的地方,而对未知状态系统的每一次测量都必将改变系统原来的状态。也就是说,测量后的微粒相比于测量之前,必然会产生变化。2、量子不可克隆量子不可克隆原理,即一个未知的量子态不能被完全地克隆。在量子力学中,不存在这样一个物理过程:实现对一个未知量子态的精确复制,使得每个复制态与初始量子态完全相同。3、量子不可区分量子不可区分原理,即不可能同时精确测量两个非正交量子态。事实上,由于非正交量子态具有不可区分性,无论采用任何测量方法,测量结果的都会有错误。4、量子态叠加性量子状态可以叠加,因此量子信息也是可以叠加的。这是量子计算中的可以实现并行性的重要基础,即可以同时输入和操作个量子比特的叠加态。5、量子态纠缠性两个及以上的量子在特定的(温度、磁场)环境下可以处于较稳定的量子纠缠状态,基于这种纠缠,某个粒子的作用将会瞬时地影响另一个粒子。爱因斯坦称其为“幽灵般的超距作用”。6、量子态相干性量子力学中微观粒子间的相互叠加作用能产生类似经典力学中光的干涉现象。扩展资料:量子力学问题:按动力学意义上说,量子力学的运动方程是,当体系的某一时刻的状态被知道时,可以根据运动方程预言它的未来和过去任意时刻的状态。量子力学的预言和经典物理学运动方程(质点运动方程和波动方程)的预言在性质上是不同的。在经典物理学理论中,对一个体系的测量不会改变它的状态,它只有一种变化,并按运动方程演进。因此,运动方程对决定体系状态的力学量可以作出确定的预言。量子力学可以算作是被验证的最严密的物理理论之一了。至今为止,所有的实验数据均无法推翻量子力学。大多数物理学家认为,它“几乎”在所有情况下,正确地描写能量和物质的物理性质。参考资料来源:百度百科 -量子力学2023-08-11 00:57:261
量子力学基本原理是什么?
量子力学的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对应规则和物理原理。量子力学为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。量子力学基本的数学框架建立于:量子态的描述和统计诠释、运动方程、观测物理量之间的对应规则、测量公设、全同粒子公设的基础上。在量子力学中,一个物理体系的状态由状态函数表示,状态函数的任意线性叠加仍然代表体系的一种可能状态。状态随时间的变化遵循一个线性微分方程,该方程预言体系的行为,物理量由满足一定条件的、代表某种运算的算符表示;测量处于某一状态的物理体系的某一物理量的操作,对应于代表该量的算符对其状态函数的作用。2023-08-11 00:57:451
量子力学有哪几个基本原理?
1、不确定性原理即观察者不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子位置的总是以一定的概率存在某一个不同的地方,而对未知状态系统的每一次测量都必将改变系统原来的状态。也就是说,测量后的微粒相比于测量之前,必然会产生变化。2、量子不可克隆量子不可克隆原理,即一个未知的量子态不能被完全地克隆。在量子力学中,不存在这样一个物理过程:实现对一个未知量子态的精确复制,使得每个复制态与初始量子态完全相同。3、量子不可区分量子不可区分原理,即不可能同时精确测量两个非正交量子态。事实上,由于非正交量子态具有不可区分性,无论采用任何测量方法,测量结果的都会有错误。4、量子态叠加性量子状态可以叠加,因此量子信息也是可以叠加的。这是量子计算中的可以实现并行性的重要基础,即可以同时输入和操作个量子比特的叠加态。5、量子态纠缠性两个及以上的量子在特定的(温度、磁场)环境下可以处于较稳定的量子纠缠状态,基于这种纠缠,某个粒子的作用将会瞬时地影响另一个粒子。爱因斯坦称其为“幽灵般的超距作用”。6、量子态相干性量子力学中微观粒子间的相互叠加作用能产生类似经典力学中光的干涉现象。扩展资料:量子力学问题:按动力学意义上说,量子力学的运动方程是,当体系的某一时刻的状态被知道时,可以根据运动方程预言它的未来和过去任意时刻的状态。量子力学的预言和经典物理学运动方程(质点运动方程和波动方程)的预言在性质上是不同的。在经典物理学理论中,对一个体系的测量不会改变它的状态,它只有一种变化,并按运动方程演进。因此,运动方程对决定体系状态的力学量可以作出确定的预言。量子力学可以算作是被验证的最严密的物理理论之一了。至今为止,所有的实验数据均无法推翻量子力学。大多数物理学家认为,它“几乎”在所有情况下,正确地描写能量和物质的物理性质。参考资料来源:百度百科 -量子力学2023-08-11 00:57:531
量子力学有哪六条基本原理?
1、不确定性原理即观察者不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子位置的总是以一定的概率存在某一个不同的地方,而对未知状态系统的每一次测量都必将改变系统原来的状态。也就是说,测量后的微粒相比于测量之前,必然会产生变化。2、量子不可克隆量子不可克隆原理,即一个未知的量子态不能被完全地克隆。在量子力学中,不存在这样一个物理过程:实现对一个未知量子态的精确复制,使得每个复制态与初始量子态完全相同。3、量子不可区分量子不可区分原理,即不可能同时精确测量两个非正交量子态。事实上,由于非正交量子态具有不可区分性,无论采用任何测量方法,测量结果的都会有错误。4、量子态叠加性量子状态可以叠加,因此量子信息也是可以叠加的。这是量子计算中的可以实现并行性的重要基础,即可以同时输入和操作个量子比特的叠加态。5、量子态纠缠性两个及以上的量子在特定的(温度、磁场)环境下可以处于较稳定的量子纠缠状态,基于这种纠缠,某个粒子的作用将会瞬时地影响另一个粒子。爱因斯坦称其为“幽灵般的超距作用”。6、量子态相干性量子力学中微观粒子间的相互叠加作用能产生类似经典力学中光的干涉现象。扩展资料:量子力学问题:按动力学意义上说,量子力学的运动方程是,当体系的某一时刻的状态被知道时,可以根据运动方程预言它的未来和过去任意时刻的状态。量子力学的预言和经典物理学运动方程(质点运动方程和波动方程)的预言在性质上是不同的。在经典物理学理论中,对一个体系的测量不会改变它的状态,它只有一种变化,并按运动方程演进。因此,运动方程对决定体系状态的力学量可以作出确定的预言。量子力学可以算作是被验证的最严密的物理理论之一了。至今为止,所有的实验数据均无法推翻量子力学。大多数物理学家认为,它“几乎”在所有情况下,正确地描写能量和物质的物理性质。参考资料来源:百度百科 -量子力学2023-08-11 00:58:061
什么是量子力学的基本原理?
什么是量子力学的基本原理?量子力学是一门物理学,它用来研究微观世界中的物质和能量。它的基本原理可以归结为四条:1)波函数原理——这表明事物不是独立的粒子而是由波函数描述的态对;2)不确定性原理——这强调在微观尺度上我们无法同时测量一个体系中所有相关变量;3)广义相对性原则——即事物之间存在相对关系;4)隐形力学——暗含了非斯诺-伊格尔作用力。2023-08-11 00:58:192
量子的基本原理是什么?
量子力学的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对应规则和物理原理。量子力学为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。扩展资料:量子力学基本的数学框架建立于:量子态的描述和统计诠释、运动方程、观测物理量之间的对应规则、测量公设、全同粒子公设的基础上。在量子力学中,一个物理体系的状态由状态函数表示,状态函数的任意线性叠加仍然代表体系的一种可能状态。状态随时间的变化遵循一个线性微分方程,该方程预言体系的行为,物理量由满足一定条件的、代表某种运算的算符表示;测量处于某一状态的物理体系的某一物理量的操作,对应于代表该量的算符对其状态函数的作用。2023-08-11 00:58:381
什么是量子力学原理
量子力学原理作者:P. A. M. Dirac(狄拉克)注释:量子力学经典性著作。摘要/内容: 第1章、态的迭加原理 第2章、力学量与可观察量 第3章、表象理论 第4章、量子条件 第5章、运动方程 第6章、初等应用 第7章、微扰理论 第8章、碰撞问题 第9章、包含许多相同粒子的系统 第10章、辐射理论 第11章、电子的相对性理论 第12章、量子电动力学2023-08-11 00:58:582
量子力学三大基本原理
量子力学三大基本原理如下:实际上学术圈并没有量子力学三个基本原理的说法。量子力学的主要原理有:物体在没有外力的情况下维持原来运动状态;物体的加速度和其所受外力成正比,比例被定义为惯性质量;力的作用是相互的。反作用力和作用力大小相等,方向相反。“量子”概念中展现出的不连续性,对以连续性为基础的经典物理学提出了重大挑战。在19世纪末,经典力学、经典电动力学、经典热力学这三大体系和谐统一,牢不可破,共同构成了经典物理学的大厦。当时人们认为,物理学已经发展到了尽头,任何现象都在物理学的解释范围之内。量子力学是二十世纪物理世界的两大支柱之一。量子力学所描述的世界与我们所看到的物质世界完全不同。要理解量子世界,我们必须首先理解量子世界的三个最奇特的原理。在许多现代技术装备中,量子物理学的效应起了重要的作用。从激光、电子显微镜、原子钟到核磁共振的医学图像显示装置,都关键地依靠了量子力学的原理和效应。对半导体的研究导致了二极管和三极管的发明,最后为现代的电子工业铺平了道路。在核武器的发明过程中,量子力学的概念也起了一个关键的作用。2023-08-11 00:59:061
量子力学基本原理是什么?
量子力学的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对应规则和物理原理。量子力学为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。扩展资料:量子力学基本的数学框架建立于:量子态的描述和统计诠释、运动方程、观测物理量之间的对应规则、测量公设、全同粒子公设的基础上。在量子力学中,一个物理体系的状态由状态函数表示,状态函数的任意线性叠加仍然代表体系的一种可能状态。状态随时间的变化遵循一个线性微分方程,该方程预言体系的行为,物理量由满足一定条件的、代表某种运算的算符表示;测量处于某一状态的物理体系的某一物理量的操作,对应于代表该量的算符对其状态函数的作用。2023-08-11 00:59:501
量子力学的基本原理包括哪几部分内容?
量子力学的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对应规则和物理原理。量子力学为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。扩展资料:量子力学基本的数学框架建立于:量子态的描述和统计诠释、运动方程、观测物理量之间的对应规则、测量公设、全同粒子公设的基础上。在量子力学中,一个物理体系的状态由状态函数表示,状态函数的任意线性叠加仍然代表体系的一种可能状态。状态随时间的变化遵循一个线性微分方程,该方程预言体系的行为,物理量由满足一定条件的、代表某种运算的算符表示;测量处于某一状态的物理体系的某一物理量的操作,对应于代表该量的算符对其状态函数的作用。2023-08-11 01:00:091
量子力学的基本理论是什么
量子力学是描述微观体系运动规律的科学。量子力学的基本原理是由许多科学家,如薛定谔、海森堡、波恩以及狄拉克等人经过大量的工作总结出来的。量子力学包含5个重要的假设,从这些重要的基本假设出发可以推导出重要的基本原理。简而言之,量子力学的基本理论有:1、波函数和微观粒子的状态。2、物理量和算符。3、本征态、本征值和薛定谔方程。4、态叠加原理。5、Pauli原理。2023-08-11 01:00:391
测定量子力学原理是什么
1.描写微观体系状态的数学量是 Hilbert 空间中的矢量,只相差一个复数因子的两个矢量,描写同一个物理状态。2.(1) 描写微观体系物理量(可观测量)的是 Hilbert 空间内的 Hermitian 算符,如 A ; (2) 物理量所能取的值 ai 是相应算符 A 的本征值; (3) 一个任意态 |Ψ> 总可以用 A 的归一化本征态展开如下: |Ψ> = ∑iCi|ai> 而物理量 A 在 |Ψ> 出现的几率与 |Ci|2 成正比(Born 统计解释)。3.一个微观粒子在直角坐标下的位置算符 xm 与相应之正则动量算符 pm 有如下对易关系:[xm,xn] = 0[pm,pn] = 0[xm,pn] = ihδmn而不同粒子间的所有上述算符均可相互对易。4.在 Schodinger 图景中,微观体系态矢量 |Ψ(t)> 随时间变化的规律由 Schodinger 方程给出:ih u2202u2202t|Ψ(t)> = H|Ψ(t)>与此相对应,在 Heisenberg 图景中,一个 Hermitian 算符 AH(t) 的运动规律由 Heisenberg 方程给出(假定AS 不显含时间):ddt AH(t) = 1ih[ AH,H]5.一个包含多个全同粒子的体系,在 Hilbert 空间中的态矢量对于任何一对粒子的交换是对称的(交换前后完全不变)或反对称(交换前后相差一个负号)。服从前者的粒子称为玻色子(boson),服从后者的粒子称为费米子(fermion)。2023-08-11 01:00:471
量子力学是什么?
量子力学(Quantum Mechanics),为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。2023-08-11 01:01:145
量子力学理论的基本理论有哪些?
量子力学是描述微观体系运动规律的科学。量子力学的基本原理是由许多科学家,如薛定谔、海森堡、波恩以及狄拉克等人经过大量的工作总结出来的。量子力学包含5个重要的假设,从这些重要的基本假设出发可以推导出重要的基本原理。简而言之,量子力学的基本理论有:1、波函数和微观粒子的状态。2、物理量和算符。3、本征态、本征值和薛定谔方程。4、态叠加原理。5、Pauli(泡利)原理。2023-08-11 01:01:291
量子力学三大定律解释
关于量子力学的三大定律的解释,在这里应该到网上查。2023-08-11 01:01:405
量子力学究竟是什么?
可查询相关书籍2023-08-11 01:01:582