量子力學(xué)學(xué)習(xí)心得（三）

1、量子力學(xué)學(xué)習(xí)心得 學(xué)習(xí)量子力學(xué)選講心得體會(huì) 量子力學(xué)是一門很高深的學(xué)科，對(duì)于我們物理專業(yè)的人而言，這是一門會(huì)讓人越學(xué)頭腦越發(fā)熱的學(xué)科，然而它也是很有意思的一門學(xué)科，能解釋很多我們不能用經(jīng)典力學(xué)解決的問(wèn)題。 量子力學(xué)是20世紀(jì)初期物理學(xué)家們?cè)诳朔?jīng)典物理學(xué)所遇到的一系列困難的過(guò)程中，于1900-1925年期間逐步建立起來(lái)的一門革命性的理論，它與同時(shí)期所建立的相對(duì)論一起成為現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，量子力學(xué)的建立促進(jìn)了其后一個(gè)世紀(jì)物理學(xué)的飛速發(fā)展，而且也推動(dòng)化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和天文學(xué)等自然學(xué)科的發(fā)展，并引發(fā)了一起新的技術(shù)革命，使人類由電氣時(shí)代進(jìn)入了全新的信息時(shí)代。量子理論是科學(xué)史上能最精確地被實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)

2、的理論，因而是科學(xué)史上最成功的理論。 量子力學(xué)的發(fā)展，使得以往使用的物理概念發(fā)生了深刻的變化。以往使用的“軌道”、“波”、“物質(zhì)”等被賦予了新的含義，有了全新的內(nèi)涵和外延的認(rèn)識(shí)，這符合辨證法的發(fā)展要求。一般的直覺(jué)上的承認(rèn)運(yùn)動(dòng)和變化是毫無(wú)意義的，只有在實(shí)踐的基礎(chǔ)上使得人類的概念之間發(fā)生了聯(lián)系和過(guò)渡，才能真正體現(xiàn)辨證法的威力，這一點(diǎn)在量子力學(xué)發(fā)展史上得到充分的證明?！傲孔印北旧淼恼Q生過(guò)程就是一個(gè)人類認(rèn)識(shí)世界深化的過(guò)程，波爾提出的互補(bǔ)原理使得人類對(duì)于物質(zhì)的認(rèn)識(shí)程度進(jìn)一步加深，波和粒子在概念上第一次如此緊密的聯(lián)系在了一起，而失去以往的絕對(duì)意義。這一點(diǎn)和列寧在關(guān)于“辨證法是什么?！敝械恼撌鍪且恢碌?。為了

3、學(xué)好這門課程，我曾翻閱了大量圖書館館藏書籍，大致了解了量子力學(xué)的發(fā)展史。量子力學(xué)是在舊量子論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。舊量子論包括普朗克的量子假說(shuō)、愛(ài)因斯坦的光量子理論和玻爾的原子理論。1900年，普朗克提出輻射量子假說(shuō)，假定電磁場(chǎng)和物質(zhì)交換能量是以間斷的形式（能量子）實(shí)現(xiàn)的，能量子的大小同輻射頻率成正比，比例常數(shù)稱為普朗克常數(shù)，從而得出黑體輻射能量分布公式，成功地解釋了黑體輻射現(xiàn)象。1905年，愛(ài)因斯坦引進(jìn)光量子（光子）的概念，并給出了光子的能量、動(dòng)量與輻射的頻率和波長(zhǎng)的關(guān)系，成功地解釋了光電效應(yīng)。其后，他又提出固體的振動(dòng)能量也是量子化的，從而解釋了低溫下固體比熱問(wèn)題。1913年，玻爾在盧瑟福有核

4、原子模型的基礎(chǔ)上建立起原子的量子理論。按照這個(gè)理論，原子中的電子只能在分立的軌道上運(yùn)動(dòng)，原子具有確定的能量，它所處的這種狀態(tài)叫“定態(tài)”，而且原子只有從一個(gè)定態(tài)到另一個(gè)定態(tài)，才能吸收或輻射能量。這個(gè)理論雖然有許多成功之處，但對(duì)于進(jìn)一步解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象還有許多困難。 在人們認(rèn)識(shí)到光具有波動(dòng)和微粒的二象性之后，為了解釋一些經(jīng)典理論無(wú)法解釋的現(xiàn)象，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意于1923年提出微觀粒子具有波粒二象性的假說(shuō)。德布羅意認(rèn)為：正如光具有波粒二象性一樣，實(shí)體的微粒（如電子、原子等）也具有這種性質(zhì)，即既具有粒子性也具有波動(dòng)性。這一假說(shuō)不久就為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。由于觀粒子具有波粒二象性，微觀粒子所遵循的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就不同

5、于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的量子力學(xué)也就不同于描述宏觀物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的經(jīng)典力學(xué)。當(dāng)粒子的大小由微觀過(guò)渡到宏觀時(shí)，它所遵循的規(guī)律也由量子力學(xué)過(guò)渡到經(jīng)典力學(xué) 量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的差別首先表現(xiàn)在對(duì)粒子的狀態(tài)和力學(xué)量的描述及其變化規(guī)律上。在量子力學(xué)中，粒子的狀態(tài)用波函數(shù)描述，它是坐標(biāo)和時(shí)間的復(fù)函數(shù)。為了描寫微觀粒子狀態(tài)隨時(shí)間變化的規(guī)律，就需要找出波函數(shù)所滿足的運(yùn)動(dòng)方程。這個(gè)方程是薛定諤在1926年首先找到的，被稱為薛定諤方程。 當(dāng)微觀粒子處于某一狀態(tài)時(shí)，它的力學(xué)量（如坐標(biāo)、動(dòng)量、角動(dòng)量、能量等）一般不具有確定的數(shù)值，而具有一系列可能值，每個(gè)可能值以一定的幾率出現(xiàn)。當(dāng)粒子所處的狀態(tài)確定時(shí)，

6、力學(xué)量具有某一可能值的幾率也就完全確定。這就是1927年，海森伯得出的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系，同時(shí)玻爾提出了并協(xié)原理，對(duì)量子力學(xué)給出了進(jìn)一步的闡釋。 量子力學(xué)和狹義相對(duì)論的結(jié)合產(chǎn)生了相對(duì)論量子力學(xué)。經(jīng)狄拉克、海森伯和泡利等人的工作發(fā)展了量子電動(dòng)力學(xué)。20世紀(jì)30年代以后形成了描述各種粒子場(chǎng)的量子化理論量子場(chǎng)論，它構(gòu)成了描述基本粒子現(xiàn)象的理論基礎(chǔ)。舊量子論對(duì)經(jīng)典物理理論加以某種人為的修正或附加條件以便解釋微觀領(lǐng)域中的一些現(xiàn)象。由于舊量子論不能令人滿意，人們?cè)趯ふ椅⒂^領(lǐng)域的規(guī)律時(shí)，從兩條不同的道路建立了量子力學(xué)。 1926年，蘇黎世大學(xué)的奧地利物理學(xué)家薛定諤發(fā)展了另一種形式的量子力學(xué)波動(dòng)力學(xué)。1925年10月

7、，薛定諤得到了一份德布羅意的關(guān)于物質(zhì)波的博士論文，從中受到啟發(fā)。將電子的運(yùn)動(dòng)看作是波動(dòng)的結(jié)果，其運(yùn)動(dòng)的方程應(yīng)該是波動(dòng)方程，方程決定著電子的波動(dòng)屬性。1926年薛定諤連續(xù)發(fā)表了4片關(guān)于量子力學(xué)的論文，標(biāo)志著波動(dòng)力學(xué)的建立。薛定諤的理論一提出來(lái)就受到物理學(xué)獎(jiǎng)的普遍關(guān)注和贊賞。由于海森堡和薛定諤在量子力學(xué)建立開(kāi)創(chuàng)性的工作，他們分別獲得了1932年、1933年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1926年，玻恩把薛定諤的波動(dòng)方程用于量子力學(xué)的散射過(guò)程，從而提出了波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋，量子力學(xué)才真正從一大堆的假設(shè)中找到了科學(xué)道理。玻恩認(rèn)為只有薛定諤的那種形式才能對(duì)非周期性的現(xiàn)象給出簡(jiǎn)單的描述。經(jīng)過(guò)充分的研究后，玻恩指出薛定諤

8、的波函數(shù)是一種概率的振幅，它的模的平方對(duì)應(yīng)于側(cè)到的電子的概率的分布這個(gè)解釋的確給我們一個(gè)清晰的圖像，在電子衍射時(shí)，后面的屏上電子的分布確實(shí)是電子的波函數(shù)疊加的結(jié)果，電子射到某點(diǎn)的概率完全可以計(jì)算出來(lái)。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與理論符合的很好。 到現(xiàn)在量子力學(xué)理論已經(jīng)相當(dāng)豐富，然而完善工作還在由世界各地的理論物理學(xué)家們繼續(xù)進(jìn)行著。在將來(lái)，或許會(huì)有更好的理論代替量子理論，這需要我們以后的理論工作進(jìn)一步辛勤無(wú)私的奉獻(xiàn)。人類能否真正認(rèn)識(shí)世界呢。這其實(shí)就是思維與存在的哲學(xué)的永恒的話題，量子力學(xué)的發(fā)展，從某種程度上揭示了這兩者之間矛盾的解決方式，知識(shí)屬于思維的范疇，自然是存在范疇，人類的對(duì)于自然界的實(shí)踐過(guò)程使得我們不斷的反思我們的知識(shí)構(gòu)架，比如其中的概念和理論，同時(shí)人類通過(guò)知識(shí)認(rèn)識(shí)世界本身卻