《量子力学导论》PPT课件.ppt

给出微观粒子的一对力学量之间的不确定范围. 不确定关系给出微观粒子的两个力学量不能同时确定，
它的存在就是排斥经典概念.
2019/4/21
如：坐标与动量的不确定就是排斥经典的轨道概念.
第三章
五. 互补原理 海森伯 提出不确定关系， 玻 尔 提出互补原理
从哲学角度概括物质的波粒二象性.
玻尔 既然光和粒子都有波粒二象性，而粒子性和波性又绝
不会同时出现，所以粒子和波两种经典概念在微观
现象中是相斥的。 另一方面：波粒二种形式不能同时存在，它们就不会 在同一实验中直接冲突，但它们又是描述微观解释实验不 可缺少的，在这种意义上它们又是互补的.
2019/4/21 第三章
玻尔以中国的阴阳太极图作为哥派
的族徽，以标示这貌似简单、实为诡 秘的互补原理。 互补原理和不确定关系
坚持完全的因果性，对统计因果律持有异议； 对观察到的是“物理实在”，而非“客观实在”的观 点持有异议，他曾说过一句充分表达内心信念的名言： “你相信掷骰子的上帝，我却相信客观存在的世界中的
完备定律和秩序。”
2019/4/21 第三章
爱因斯坦不很赞赏互补原理，他崇尚统一、而非补充。
他把互补哲学看成为一种绥靖哲学，就此对哥派提出质疑。
内蒙古大学
2019/4/21
物理科学与技术学院
李健
第三章
四. 关于不确定关系的几点说明 粒子的位置与动量不能同时精确测定，是由于微粒本身波 粒二象性带来的，不是仪器的精确度造成的，不确定恰恰
带来微观世界的精确性.
经典的精确性与量子的精确性有着本质区别. 分界线是普朗克常数. 普朗克常数在微观领域中的重要性：
玻尔不认为自己给出的是一种绥靖哲学式的解释。
他说明实验上的“一切困难，都可以通过互补原理来消除”；
同时认真考虑爱因斯坦批评，由此深入论证了互补原理确实是 一条普遍有效的哲学原理。 经过双方反复的论争，爱因斯坦承认互补原理提供了“一条 漂亮的捷径”。
2019/4/21
第三章
六. 用不确定关系解释玻尔理论困难 1. 加速电子在定态轨道上不辐射能量
微观客体既非经典的粒子，又非经典的波! 这两种形态只是微观客体运动在不同的实验安排下呈现在宏 观仪器上的不同图象，不得不以经典概念粒子性和波动性，才 对其作出互为补充的全面描述。 玻尔：“观测能用经典物理的概念描绘，这几乎是实验的本 质”；然而“这就是量子理论的整个佯谬”。
一方面： 必须建立起不同于经典物理定律的量子物理定律；
ΔE ≥ ћ / 2 Δt = 3.3 × 10- 8 e v
实验观察: 谱线确实存在着自然宽度.
2019/4/21 第三章
§ 3.4 波函数及其统计意义
一. 波粒二象性及几率的概念 经典物理的基本规律 量子力学的基本规律 统计规律，几率的观点.
决定论，严谨的因果律.
只要知道系统的运动方 程及初始位置，就可以 求解方程给出粒子在任 何时刻内的位置与动量.
时空模型理论。 量子力学 薛定谔方程乃波函数的时空微分方程，但代表量子
态的波函数并非可观测量（可在时空中直接呈现），该方程 不是客体本身在时空中运动的因果律。 所以玻尔把互补性解释为：
客体运动服从严格的因果律与凭依时空描绘客体的一切现象
这两项经典要求不可能同时满足。
2019/4/21 第三章
就波粒二重性而论，并不真表明微观客体本来有此二重性质，
经典：粒子加速放出能量，运动轨道半径将变小.则电子轨
道半径应从原子线度：10 米 变至核的线度： 10 米， 但原子从来没发生过. 因为坐标的变化量越精确，动量变 化范围就越不确定. 若电子的轨道半径从： Δx = 10¯ 米 相应的动能从： ΔE = 10 ev
10 -10 -15
3×10- 15 米， 10 10 Gev ( 10 ev ) ,
微观粒子的统计性：不可追溯，本性所决定. 它的本性就
是统计！是与波粒二象性联系在一起.
2019/4/21
这是一个事物的两个方面.
第三章
二. 波函数
既然微观客体具有波性，它就是一个波.
用一个函数表示粒子的波称为波函数（复数）。 物质波是几率波
probability wave
物理意义与经典的机械波、电磁波均不同. 机械波：介质质点的振动在空间的传播， 电磁波：是电磁场的振动在空间的传播. 物质波 并无类似直接的物理意义，只反映粒子在空间各区
是量子力学哥本哈根解释的两大支柱
哥本哈根学派的观点 有不确定原理、几率解释、互补原理等，量子力学的“正统”解释
海森伯 从数学角度
2019/4/21
物质波粒பைடு நூலகம்象性
玻尔 从哲学角度
第三章
玻尔对互补性的解释 经典理论 以可观测物理量的时空微分方程（例如牛顿运动方
程）为核心，表示宏观体系服从严格的因果律，所以它们是
由于微观粒子的不确定
关系，不能同时确定粒子的 位置与动量 . 只能预言这些粒 子的可能行为及出现的几率.
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第三章
注 意 量子的统计：几率幅 经典的统计：几率 不能拿常识来理解微观粒子. 因为常识是建立在宏观经验中,
知识是有相对性的 .
宏观粒子的统计性：条件给的不清，但是可追溯. 如：扔出一把沙子，沙子肯定有一定的分布显示出统计性. 但如果风向、用力等初始条件一旦确定后，每粒沙子 的运动有轨道,即宏观粒子的统计性是可追溯 .
电子从何处获得这样大的能量？没有任何的能量来源！ 电子不能靠近原子核更不能进入核中，核中也从来没有发现电子.
2019/4/21 第三章
2. 跃迁过程
电子从能级E2→ E1 跃迁，在Δt 间隔内电子究竟在何处？
电子在一个能级上时必有一定的寿命∆t， 相应的能级也一定会有∆E（能级宽度）. 从能量与时间的不确定关系来看： ΔE Δt ≥ ћ / 2 若Δt确定 ∆E 就一定有个不确定范围. 同样谱线也不是几何线，也有一定的宽度. 如果： Δt = 10 - 8 秒， 根据不确定关系
另方面： 每当观测，便不得不毫无保留地使用经典概念。 正是这个佯谬，促使玻尔提出互补原理。
2019/4/21 第三章
爱因斯坦的观点
爱因斯坦、薛定谔等 不同意把物理学建立在不确定 关系或其他不确定的统计解释上。 爱因斯坦 赞同量子力学的系综几率解释，
而不赞成把量子力学看成是单个过程的完备理论的观点。