介绍一个新的宇宙观

原帖由 jiangq007 于 2008-9-24 00:19 发表

                               
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经典.............等你学全理论物理就可以离开经典,再把它们有机的联系起来.就可以形成新的宇宙观.
你死死咬住[哪一点].那还是在那里想经典的问题.
光子是横波,!!!有机械波的间偕性.爱因斯坦发现光也有粒子性.一切 ...

我所说的是“某一点”，并没有确切的指的是哪一点。爱因斯坦发现光具有粒子性，但是这里的具有的粒子性，你能说跟我们宏观世界中粒子是同样的吗？我们在量子力学中所得到的一些粒子的性质很大程度上是通过实验仪器中使用某一种方法间接得到，与我们经典物理中可以直接测量有很大的不同。很多概念，如果用经典物理的方法来解释，就会差到十万八千里，比如电子的自旋，这个概念。如果你的脑子出现一个电子围绕核旋转就表明你没学懂量子理论。
还有，确实，物理发展到现在，要到深入研究作出比较大的成就，一个方面是向微观方面，研究基本粒子，另一个方面就是向宇宙的起源，大到哈勃半径的天文学方面，而这两个方面的研究，科学家隐隐地发现两个有种微妙的联系，这就是所谓的“奇怪的大蟒咬住了自己的尾巴”。而这两个方面，目前科学界还是没有深入弄清楚，得出一个理论体系来的。
所以，我这里说的就是量子理论。不要跟这个混在一起，连最新前沿的科学界都没弄清楚的问题我在这里不想多说。
还有一点，就是不是说学了量子物理，量子力学，就能够理解的！

[比如电子的自旋，这个概念。如果你的脑子出现一个电子围绕核旋转就表明你没学懂量子理论。]
围着核转叫公转..........
[爱因斯坦发现光具有粒子性，但是这里的具有的粒子性，你能说跟我们宏观世界中粒子是同样的吗？]
这句话什么意思.看不懂.尤其是:什么是宏官粒子?和光子又有什么不同?
也许你是说.地球是宏观粒子.光子是微观粒子.大小悬殊?

[ 本帖最后由 jiangq007 于 2008-9-25 00:30 编辑 ]

回楼上：
首先，对于你提的第一个疑问，我必须承认，我打字打太快打错了，现在我在这里更正一下，我的本意是：如果对于电子自旋，你的脑子中出现一个电子在自己旋转，那么这就是错误的！同样，如果你认为电子是围着核在公转的话，也是错误的。电子在核外的某处出现的情况，我们是通过概率统计来表现的，而不同的地方出现的概率是不同的，这就是著名的“电子云”模型。
对于第二个问题，既然你看不懂什么是宏观上所说的粒子，那么我这里就简单解释一下，我们通常在经典力学上所说的“粒子”，可以简单理解为微小的物体，而光的粒子性这个概念并非是爱因斯坦最先提出来的。牛顿最先提出了光具有粒子性，他认为光是由微小的球状物体组成的，而同时代的惠更斯却认为光具有波动性。在当时，因为牛顿在经典力学中所作出的贡献和影响力，当时物理学界倾向于牛顿一派提出的观点。但是，后来的一系列实验却在证明光的波动性，就在科学界要盖棺定论的时候，爱因斯坦的光电效应，又表明了光具有粒子性，但是，请注意，爱因斯坦在这里提出的粒子性已经和牛顿所提出的是一个完全不同的概念。在这里，只是表明光子的非连续性。
还有，我们还是回到前面，你认为，“其实所有的粒子都是波．所有的波都是粒子”，“波是粒子更为本质的属性”。按你的想法，其实就是说波动二象性既是波，又是粒子。并且肯定波是更为本质的属性。这就好像是说一个人既是小孩，又是成人，这两种状态能够同时存在吗？可能吗？物理学是一门实验科学，得出的理论都是从实验中得到的。而波动二象性，是当我们的观察的精度足以观察到粒子性时，波动性却消失了，而当我们能够观察到波动性时，我们又不能确切的观察到光子落到某个点上。这也就是著名的海森伯不确定原理。
我们所得到的结论都是通过仪器观测所得到，而观测就意味着破坏，意味着我们观测到的可能不是它本来的状态。而按照当前的理论，只有理解为既不是波，又不是粒子，才能够完美地理解波粒二象性。
你说“波是更为本质的属性”，不好意思，目前物理学界还没有得到这样的结论。因为二者是不能同时被观测到的。对于没有被科学界证实的东西，作出肯定的表示，是一种武断的行为。

[ 本帖最后由 菜鸟一号 于 2008-9-25 13:05 编辑 ]

自旋是一个量子数。共有4个量子数。主量子数。角量子数。磁量子数，自旋量子数。
人都有个名字。量子数也有名字。不能全部都望文生意。我从来就没有这样的想法呀。-----自旋有个磁矩。成因我没研究过。可以带进方程里算，和化学键的数据是吻合的。自旋相同则键能要加个负号的，大小一样，显然是电子间磁力作用的结果。
电子云是初中化学的提法，但不是完全没有依据，只是不准确。
没有宏观粒子！粒子都是微观的。你的概念有点小问题哟。
你的宏观粒子有什么，能举个列子给我参考参考嘛。
找了个资料-----
编辑词条自旋量子数
　　自旋磁量子数用ms表示。除了量子力学直接给出的描写原子轨道特征的三个量子数n、l和m之外，还有一个描述轨道电子特征的量子数，叫做电子的自旋磁量子数ms。原子中电子除了以极高速度在核外空间运动之外，也还有自旋运动。电子有两种不同方向的自旋，即顺时针方向和逆时针方向的自旋。 它决定了电子自旋角动量在外磁场方向上的分量。ms＝+或-1/2。

　　通常用向上和向下的箭头来代表，即↑代表正方向自旋电子，↓代表逆方向自旋电子。

　　自旋量子数是描写电子自旋运动的量子数。是电子运动状态的第四个量子数。1921年，德国施特恩（Otto Stern，1888—1969）和格拉赫（Walter Gerlach，1889—1979）在实验中将碱金属原子束经过一不均匀磁场射到屏幕上时，发现射线束分裂成两束，并向不同方向偏转。这暗示人们，电子除了有轨道运动外，还有自旋运动，是自旋磁矩顺着或逆着磁场方向取向的结果。于是1925年荷兰物理学家乌仑贝克（George Uhlenbeck，1900—）和哥希密特（Goudsmit，1902—1978）提出电子有不依赖于轨道运动的、固有磁矩（即自旋磁矩）的假设。自旋量子数s≡1/2，它是表征自旋角动量的量子数，相应于轨道角动量量子数。自旋磁量子数ms才是描述自旋方向的量子数。ms= 1/2，表示电子顺着磁场方向取向，用↑表示，说成逆时针自旋；ms=-1/2表示逆着磁场方向取向，用↓表示，说成顺时针自旋。当两个电子处于相同自旋状态时叫做自旋平行，用符号↑↑或↓↓表示。当两个电子处于不同自旋状态时，叫做自旋反平行，用符号↑↓或↓↑表示。

　　直接从Schrödinger方程得不到第四个量子数——自旋量子数ms，它是根据后来的理论和实验要求引入的。精密观察强磁场存在下的原子光谱，发现大多数谱线其实由靠得很近的两条谱线组成。这是因为电子在核外运动，还可以取数值相同，方向相反的两种运动状态，通常用↑和↓表示。

[ 本帖最后由 jiangq007 于 2008-9-25 14:25 编辑 ]

转个量子数的材料。供参考：[公式复不过来。要的自己去找，百度搜]
实物粒子的波粒二象性。
历史在这里出现了极其戏剧化的场景：一方面对于在经典物理学里认为是波的光或电磁辐射，越来越显示出具有粒子的属性；另一方面对于在经典物理学里认为是粒子的对象，如电子，原子等，开始有人认为也具有波的属性，这就是德布罗意所提出的德布罗意波。
首先德布罗意是作为一个假说提出的，他认为在光的量子性里，一方面属于描述波的物理量：频率，波长，另一方面是描述粒子的物理量：能量，动量，这两方面的对应应该可以推广到一切的实物粒子上，也就是说：
p=h/λ和
E=hυ
是对一切实物粒子都适用的。
这个假说很快就得到了实验的证实，首先是电子的衍射实验，即戴维孙-革末实验。
这个实验应用和X射线的衍射实验类似的方法，只是代替X射线的是从热阴极发射出来的电子束，以一定角度投射到晶体表面，然后检测反射出来的电子反射角，利用已知晶面间距的晶体，根据布拉格公式，就可以得到电子的波长，然后再根据德布罗意的假说计算出电子的波长，两个结果相比较，验证了德布罗意的假说的合理性。
毕竟德布罗意只是提出了一种波动描述的可能性，而并没有回答究竟如何理解实物粒子的波动表象的问题，最终是玻恩给出了粒子波动性的统计解释：
粒子具有德布罗意物质波的表现，并不是意味存在某个实在的物理量的波动，而是表示粒子在空间分布具有几率性。表现粒子的波动性质的各种实验里得到波动图象只是表示粒子在空间分布的几率。
玻恩的对于粒子波动性质的统计解释最终解决了我们应该如何理解所谓波粒二象性的问题。

测不准关系。
微观粒子的波粒二象性，导致了我们对微观粒子的力学描述，必然会出现和经典力学里完全不同的状况。
在经典力学里，我们要知道一个质点的运动状态，首先就是要测量它的位置和动量，而对于微观粒子，测量了一个粒子的位置，然后还想测量这个粒子在这个位置的动量，就必然得不到精确值了。对于一个粒子我们同时测量它的位置和动量，所能得到的精确程度必须满足以下条件：

这就是海森堡测不准关系。
海森堡测不准关系是量子现象里的基本属性，是无法克服的。

波函数。Schrodinger方程。
那么要描述一个微观粒子，就不能通过给出它的位置，速度，动量一类的物理量来得到，而只能给出一种几率描述，即对于某个粒子我们在空间的某个位置测量到它存在的几率是多少。这是通过所谓波函数给出的。
这个波函数来自对粒子的波动表现的波动描述，即考虑一个自由粒子，由于它的波动表现，用一个单频平面波的波动方程来描述，然后按照德布罗意物质波的理解，用粒子的动量和能量代替波动方程里的频率和波长，就得到了描述这个微观粒子的波函数：

我们知道在应用这个方程来描述波动现象时， 表示波动强度，但在用于描述粒子时，表示的是粒子在空间分布的几率密度。也就是说， 乘一个体积元，得到的是在这个体积元里找到这个粒子的几率。那么在全空间里积分，得到的粒子存在几率就应该是1，这就是所谓波函数的归一化条件：

获得对于微观粒子的力学描述以后，就可以建立对于微观粒子的运动的一般运动方程。这就是所谓薛定谔方程：

这是最一般的薛定谔方程，其中 为哈密顿算符。
一般的从一个粒子的质量与这个粒子的势能函数，就可以得到这个方程，然后再根据给定的初值条件和边值条件，就可以解出我们需要的描述粒子运动状态的波函数来，然后波函数的绝对值平方就给出了粒子在一定时空位置的分布几率，这就是我们所能得到的关于粒子的最详尽的运动状态信息。

一维势阱。
下面我们应用定态薛定谔方程来讨论一维无穷深方势阱。
设粒子在一个有限的一维区间（-a，a）运动，在这个区间内，粒子的势能为0，在这个区间外，粒子的势能为无穷大。由此可以得到势能函数和边条件：


上述条件代入一维空间运动的粒子的定态薛定谔方程，就得到了一维无穷深方势阱的定态薛定谔方程

可以得到通解

其中k，A，B 是根据边条件和波函数归一化条件来确定的常数。
从而得到粒子在一维无穷深方势阱中的能量本征值为：
，其中n=1，2，3，···
这表明粒子的能量只能取一系列的离散值，即粒子的能量是量子化的。每一个能量值称为一个能级。N为1时的能级称为基态能级。
而两个相邻能级的差为
，
可以看出，这个能量差与势阱宽度的平方成反比，也就是说，势阱宽度越小，量子化现象越明显，反过来则不明显。
最后可以解出满足相应本征值，并且经过归一化的本征函数：

可以看出，在一维无穷深方势阱里，粒子只能在势能为0的区域运动，这种定态称为束缚定态，定态方程的解只能取驻波的形式，波节在区域边界处，而经典理论得到的结果是均匀分布。束缚定态的能级的高低是由驻波的波数来绝对的，波数越多能级越高。

氢原子的量子力学处理方法。
把氢原子考虑为一个电子围绕相对静止的核运动。电子的势能函数为：

得到薛定谔方程为：

求解可以得到：
（1）
能量是量子化的，
，n=1，2，3，···
其中n称为主量子数。
（2）
轨道的动量矩是量子化的，

，其中l=0，1，2，3，···
l称为副量子数或角量子数。
（3）
轨道动量矩是空间量子化的，
，其中ml=0， ···称为磁量子数。
最后还有一个描述电子状态的量子数，就是自旋磁量子数，这个量子数来源于电子的自旋，不过电子的自旋不能由薛定谔方程得到。
总结起来，氢原子的核外电子的状态必须由四个量子数来描述，这就是主量子数n，决定了电子在原子里的能量；副量子数l，决定了电子围绕核运动的动量矩；磁量子数ml，决定了电子围绕核运动的动量矩的空间取向；自旋磁量子数ms，决定了电子自旋的动量矩的空间取向。

[ 本帖最后由 jiangq007 于 2008-9-25 14:47 编辑 ]

关于电子自旋，我的看法是--
自旋是磁矩的。它的本质要到电磁现象里找。
磁和电。谁是更为本质的？这是问题的关键所在。
一般认为磁现象更为本质。磁极也难一分开。
我这样说，不是说我认为电子不自转。有这个自由度，就会有运动去分布。当然是量子化的。为s=1/2。s是电子的角动量。
自旋则是ms=+/—1/2。有联系也有区别。

[ 本帖最后由 jiangq007 于 2008-9-25 16:39 编辑 ]

看LZ文章有感,目前是基础物理学走入转折点的时侯了,希望看到国人有所做为!!!!!

自己搞个马甲在后面顶，有意思吗？

首先回答你关于电子云的问题，你说“电子云是初中化学的提法，但不是完全没有依据，只是不准确。”，我只能说你看法太肤浅了，电子云在初中化学中只是简单提及一下概念，而要真正理解这个概念又要从量子理论出发，应该说，电子云是电子在原子核外空间概率密度分布的形象描述。
第二，对于所谓的宏观的粒子，我强调的是在经典物理中的说法。牛顿时代，牛顿试图从经典物理的层面上对光的性质做一个解释，提出了所谓的光的粒子性，而他所提的粒子，是在一个经典物理层次上的，他把光的粒子看成是微小的小球状的，和我们现在的量子理论中提到的粒子是有很大不同的。对于这段牛顿的光的粒子说和惠更斯的波动说的争论，在物理学历史上是很有名的。可以到图书馆查查资料或者上网搜索一下。我在这里不引用了。我现在在量子理论中自然不会和牛顿有一样的想法。
第三，也是最重要的，你好像有避重就轻的嫌疑，你复制粘贴那么多的东西，这些我在大学课程中都是学过的。没必要在这里和你辩解。因为，围绕着这些，将是无休止的争论。而对于我提出的疑问，你认为的“其实所有的粒子都是波．所有的波都是粒子”，“波是粒子更为本质的属性”。这些你只言未提。我和你的主要分歧就在于对于“波动二象性”的理解上。如果你不能就此做出一个令人信服的解释，我将退出这场没有结果也没有意义的争论。

[ 本帖最后由 菜鸟一号 于 2008-9-25 17:51 编辑 ]

我没和谁争呀？我只是想了解一下宏观的粒子。希望你给我介绍几种。
就算多学习些新东西吧。
电子云这个提法是有道理的。但是要计算必须量化。电子云在初中是没有量子性。量子性有不连续的特征。
电子的云雾是连续观察的结果。瞬间应该是归一化的。
[我和你的主要分歧就在于对于“波动二象性”的理解上]
我 自己也不太理解。水平不够。波粒二像。波在前。粒再后。波更本质。
叫人信服，在量子力学里是不行的。理解很难。别人能理解多少全靠他自己了。

[ 本帖最后由 jiangq007 于 2008-9-25 18:25 编辑 ]

总之。我复制这些资料是给有兴趣的人参考的。
量子力学能理解一点就很好了。就不要谁服谁了。
真要懂它。除了有一定的悟性。还要一个思考的过程。还要有个顿悟。
看看就好。别谁对，谁错的。伤了和气。
讨论就此打住。
当然。你有新的知识---宏观粒子。就给我介绍一下。[有可能你是说费密子吧？比如电子。光子是玻色子。它们的差别是自旋。一个是半整数，一个是整数。猜错了请别怪我哟]
费密子要服从泡利不相容定理。正由于这个原因，它们构成我们宏观物体的骨架。而玻色子同样是宏观物体的重要组成部分。它们传递相互作用。

[ 本帖最后由 jiangq007 于 2008-9-25 18:45 编辑 ]

ok，就此打住吧。量子理论发展到今天，还是有很多问题没弄懂。还有，我并没说谁服谁啊，只是说给出个令人信服，觉得有那么一回事的解释罢了。可不要偷换概念哦。讨论时有时语气会有些激烈，但是只要不是人身攻击，也不会太在意。
顺便说一句，量子理论是需要经过系统的学习才能入门的，你弄的上面这一些东西，如果是没有一点基础的话，估计看懂的可能性不大。