量子力学是什么意思量子力学是研究微观粒子运动规律的理论 , 是现代物理学的理论基础之一 。量子力学用波函数描写微观粒子的运动状态 , 以薛定谔方程确定波函数的变化规律 , 并用算符或矩阵方法对各物理量进行计算 。
量子力学的规律用于宏观物体或质量和能量相当大的粒子时 , 也能得出经典力学的结论 。在解决原子核和基本粒子的某些问题时 , 必须将量子力学与狭义相对论结合起来 。1928年狄拉克推广了量子力学的原理 , 使之适合相对论 , 建立了相对论量子力学 , 后逐步发展为量子场论 。
量子力学的意义
量子力学的建立大大促进了原子物理、固体物理和原子核物理学的发展 , 并推动了半导体、激光和超导等新技术的应用 。它标志着人类认识已从宏观领域深入到微观领域 。
量子力学为哲学研究的发展开辟了新的领域 , 它向人们提出了一系列新的哲学课题 , 诸如微观客体的存在特征、微观世界是否存在因果关系、主客体在原则上是否不可分、主客体之间的互补问题等等 。深入和正确地回答这些问题 , 无疑将会推动马克思主义哲学的深入发展 。
文章插图
什么是量子力学?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.
1、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.
2、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.
3、1913年,玻尔在卢瑟福原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,在轨道上运动时候电子既不吸收能量,也不放出能量.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.
4、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年提出了物质波这一概念.认为一切微观粒子均伴随着一个波,这就是所谓的德布罗意波.
5、玻尔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.
由此量子力学基本内容就完成了.但是还有很多不完善的地方,需要我们去努力.
量子力学是什么?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!
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