Physics 版 (精华区)

发信人: linhtje (禅之精义), 信区: Physics
标  题: 现代理论物理学讲义——量子力学(2)
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed May 21 21:54:33 2003)

二、量子力学基本原理
1.不确定原理（uncertainty principle）

    做如下的想象实验：

    将一束电子发射向一个挡板（电子不能通过），挡板上有两个缝。先将一个缝
遮住，电子从另一个缝中通过，在挡板后的屏上形成一个分布。然后反之，得到一
个分布。最后将两个缝都打开，得到另一个分布。按经典的观点，将前两个分布直
接相加，应得到最后一个分布。但电子散射的实验表明，得到的分布是强弱交错的
干涉图样，并不是简单相加。由此，电子表现出波的特征，而不是粒子的特征。这
个结果与电子按经典的路径运动的观点大相径庭。
    因此经典力学对电子这样的微观粒子，是不能成功描述的。要建立一种全新的
力学体系，彻底摒弃路径这样的经典物理量。Heisenberg的不确定原理奠定了新力
学—量子力学的基础。该原理申明：微观体系中，粒子的坐标和速度不能被同时精
确测定。

    为理解这个重要原理，将详细讨论测量过程：
    假定，取一个固定的时间间隔，连续测量电子的坐标。其结果并不在一个光滑
的曲线上。当取更小的时间间隔，坐标的测量的结果却显出更加的不连续和无序。
这表明路径的观点是不适用的。经典的速度定义是将一定时间间隔内的坐标差除以
该时间间隔，然后将其取时间间隔趋于零的极限而得的。由实验知，这样的定义在
微观体系里失效。（量子力学中的速度或动量的定义将在以后给出。）电子的速度
和坐标是不能同时精确确定的，如要求速度较高的精确度，则牺牲了速度的精确度
，反之亦然。可以讲，电子的速度和坐标是不能同时共存的物理量。
    Feymann的观点1：不确定原理是量子力学的基石，深入理解其本质还要考察量
子力学的测量问题。
    Feymann的观点2：不确定原理决定了量子力学的代数结构（由Dirac发展）。
代数上该原理表示为算符的不对易关系。在学习量子力学漂亮的代数表述时，应当
时刻回顾其对应的具体原理。

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    当观色无常，则生厌离，喜贪尽，则心解脱。色无常，无常即苦，苦即非我。
    厌于色，厌故不乐，不乐故得解脱。

※ 来源:．哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.229.92]