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量子力学是什么

2019-12-31 16:06:43 admin 手机版

  量子力学是反映微观粒子运动规律的理论。

  量子理论首先是从黑体辐射问题上突破的。用经典理论解释黑体辐射遇到了无法解决的困难,1900年,普朗克引入能量子的概念。普朗克指出,微观粒子的能量不连续,只能是最小能量ε的整数倍。随后爱因斯坦用光量子理论解释了光电效应。1913年,玻尔应用量子化的概念解释了氢原子光谱的规律性。随后德布罗意、海森堡、薛定谔等人,陆续提出一些全新的理论假设,基于这些假设,以严密的数学方法,推导出了描述微观粒子运动的方程,这些方程的解可以圆满地解释迄今为止观察到的各种实验现象。

  在经典力学中,一个物理系统的位置和动量,可以无限精确地被确定和被预言。至少在理论上,测量对这个系统本身,并没有任何影响,并可以无限精确地进行。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。但量子力学的预言和经典物理学运动方程的预言在性质上是不同的。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。

  关于量子力学的解释涉及许多哲学问题。按量子力学的的理论,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。

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