3、 现代量子力学的几个疑难问题重点.doc

3、 现代量子力学的几个疑难问题 ? 核子的结构也不清楚。为什么氦核如此稳定？为什么铀238非常稳定，而铀235却是裂变的？为什么中子的寿命只有十几分钟，可是和质子结合在一起形成原子核以后就可以稳定了？为什么粒子的寿命相差几十个数量级？为什么物质的导电率相差几十个数量级？射电类星体到底是什么东西？ 1、高压物理实验：发现许多物质（包括单质、化合物）在超高压力作用下电阻要随之减小。例如，中国科学院物理研究所鲍忠兴等人所做的非晶碳电阻的压力效应实验，在高压物理实验中对非晶碳样品进行了多次电阻随压力变化的实验测量，非晶碳样品在2GPa内电阻发生较大变化，在2GPa时，其电阻值减小72%；在2～4GPa以内，电阻值随压力增加继续减小，在4GPa时，电阻值减小83%；而在4GPa以后，电阻随压力增加变化很小。旧量子论和旧量子力学是不能解释的。【3】 2．阿佛加德罗常数的测定：即阿佛加德罗常数定律：在相同的温度与压强下，相等容积所含任何气体的分子数（摩尔数）相等。并且多次物理实验证明是正确的。即在理想气体状下，任何气体的一摩尔体积内所含的分子数都等于6.022045×10mol。理想气体是对实际气体的简化，它要求分子间除碰撞外没有能量耦合，这使得系统的内能严格地等于各分子动能的总和。当实际气体密度足够小时，它的行为接近理想气体，可以把压强趋于零的实际气体当作理想气体来处理。【4】为什么不同元素气体分子的体积在压强趋于零时其体积趋于一个相等的常数？即为什么任何理想气体分子体积膨胀量相等，并且是一个常数？如何从本质上解释，需要理论突破。 4、物质的热膨胀、冷收缩的实质问题：传统理论认为， 物体的状态方程，在压强不变条件下气体的体积随温度升高而增加；对于液体和固体，在平衡位置附近作热振动的粒子间的平均距离随温度而改变，温度越高，距离越大。以上解释，只算得上是一种维象理论，尚未涉及热胀冷缩的本质。这种理论无法回答，当物体（分子）热膨胀的时候，其原子的体积是收缩或是膨胀；当物体(分子)冷收缩的时候，也不能回答其原子的体积是膨胀或是收缩。因此这个问题仍有待进一步的研究【6】。 5、固体的比热问题：1907年， 由于Einstein和德拜的工作解释了固定比热在温度进入低温区时，其比热迅速减小的现象。但是，他们的解释并没有回答比热变化与原子内结构变化的相互关系，没有回答比热变化的本质问题。因此，固体比热的本质问题有待进一步探讨，以使理论趋于统一【7】。 6、氢光谱实验：1918年， 丹麦物理学家玻尔解释了氢光谱，为原子物理学的发展创立了良好的开端。但是，氢分子的原子、电子是如何发射出氢光谱不同频率的电磁波的？发射电磁波时，原子的体积是收缩，或是膨胀？发射电磁波的时候，电子是加速或是减速？不同频率的电磁波是电子在什么位置上发射出来的？不同频率的电磁波是谁先发射出来？它们发射出来的顺序是什么？传统的理论尚不能作出答复。因此，有必要对氢光谱实验的理论解释作进一步探讨，以使理论趋于统一【8】。 7、化学键的本质问题：分子中原子间的相互结合力。十七至十八世纪，对原子间的结合力是以力学的观点进行解释的。1812年，瑞典化学家柏采利乌斯提出了电化二元学说，首次把原子形成的原因归结为静电力，接触了化学键的本质。1852年，英国化学家弗兰克进一步研究了化合物的组成和化学式，第一次提出了原子价的思想，使人们对于化学键的研究，从过去的定性考察进入到定量认识的新阶段。1916年，德国化学家柯塞尔提出，化合价的本质是原子最外层电子行为的表现，他提出了电价理论；同年，美国化学家路易斯提出了共价理论；它们的诞生，使经典的价键理论日趋成熟，并初步揭示了化学键的本质。1927年，德国化学家海特勒和英国化学家伦敦首先把量子力学应用到化学领域，通过求解薛定锷方程来揭示氢分子中化学键的本质，用电子云重叠的观点解释化学键的形成。最近，据英《新科学家》报道，在西德和英国的一些实验室里，化学家们正在合成由碳和磷原子组成的分子，用传统的化学原理不能解释这些原子形成的特殊结构，导致对化学键理论产生困惑，理论工作者们应该对此作出新的解释，或创立新的化学键理论，以使理论趋于统一。 8、电阻的本质问题：电阻随温度的升高而线性增加， 半导体的电阻可以在某个温度的升高而增加，而在另一温度范围内随温度升高而急剧减小，即具有负的电阻温度系数，在低温下物体的电阻剧烈地减小，几乎接近于零。以上三种情况下的电阻本质，传统的理论解释却是不统一的，这种不统一性，标志着电阻的真正本质尚未被揭示，有待进一步探讨，使理论达到统一【11】【12】【13】。 9、 超导实验：1911 年荷兰物理学家卡茂林──翁纳斯发现，