1-1-量子力学假定.pptVIP

小组成员： 徐嘉希、巫勇、彭玲洁、王书传 对量子力学假设完备性科学界的争论 薛定谔的猫的悖论 波函数的具体物理意义 电子自旋 相对论效应 薛定谔的猫的悖论 薛定谔猫是关于量子力学的一个理想实验。 　　　实验内容：这个猫十分可怜，该猫被封在一个密室里，密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，则放出α粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的物氰化物气体，雌猫必死无疑。这个残忍的装置由薛定谔所设计，所以此猫便叫做薛定谔猫。 薛定谔的猫的悖论 自然的推论：当它们都被锁在箱子里时，因为我们没有观察，所以那个原子处在衰变／不衰变的叠加状态。因为原子的状态不确定，所以猫的状态也不确定，只有当我们打开箱子察看，事情才最终定论：要么猫四脚朝天躺在箱子里死掉了，要么它活 蹦乱跳地“喵呜”直叫。问题是， 当我们没有打开箱子之前， 这只猫处在什么状态？似乎 唯一的可能就是，它和我们 的原子一样处在叠加态， 这只猫当时陷于一种死／活的混合。 薛定谔的猫的悖论 一只猫同时又是死的又是活的？它处在不死不活的叠加态？这未免和常识太过冲突，同时在生物学角度来讲也是奇谈怪论。如果打开箱子出来一只活猫，那么要是它能说话，它会不会描述那种死／活叠加的奇异感受？恐怕不太可能。 薛定谔的猫的悖论 1９５７年，埃弗雷特提出的“多世界诠释” 格利宾在书中写道：“埃弗雷特……指出两只猫都是真实的。有一只活猫，有一只死猫，但它们位于不同的世界中。问题并不在于盒子中的放射性原子是否衰变，而在于它既衰变又不衰变。当我们向盒子里看时，整个世界分裂 成它自己的两个版本。这两个版 本在其余的各个方面都是全同的。 唯一的区别在于其中一个版本中， 原子衰变了，猫死了；而在另一个 版本中，原子没有衰变，猫还活着。 薛定谔的猫的悖论 也就是说，上面说的“原子衰变了，猫死了；原子没有衰变，猫还活着”这两个世界将完全相互独立地演变下去，就像两个平行的世界一样。格利宾显然十分赞赏这一诠释，所以他接着说：“这听起来就像科幻小说，然而……它是基于无懈可击的数学方程，基于量子力学朴实的、自洽的、符合逻辑的结果。” “在量子的多世界中， 我们通过参与而选择出自己的道路。在我们 生活的这个世界上，没有隐变量，上帝不会 掷骰子，一切都是真实的。”按格利宾所说， 爱因斯坦如果还活着，他也许会同意并大大地 赞扬这一个“没有隐变量，上帝不会掷骰子”的 理论 波函数的具体物理意义 玻恩认为，量子力学中的波实际上是一种几率，波函数表示的是电子在某时某地出现的几率。1927年，海森伯提出了微观领域里的不确定关系，他认 为任何一个粒子的位置和动量不可 能同时准确测量，要准确测量其中 的一个，另一个就将是不确定的。 这就是所谓的“不确定原理”。它 和玻恩的波函数几率解释一起，奠 定了量子力学诠释的物理基础。 玻尔敏锐地意识到不确定原理正 表征了经典概念的局限性，因此 在此基础上提出了“互补原理”。 波动方程中的所谓波究竟是什么？ 波函数的具体物理意义 波动方程中的所谓波究竟是什么？ 以爱因斯坦为首的另一部分物理学家，如薛定谔、德布罗意等对哥本哈根学派的观点提出了质疑。主要表现在两方面： ① 量子力学仅可建立在可观察量 的基础上？爱因斯坦对这一观点 也提出异议。1926年春天，他在 海森堡的一次谈话中，提出了“是 理论决定我们能够观察到的东西” 的观点。 波函数的具体物理意义 因果性还是几率波？早在1920年1月27日，爱因斯坦针对泡利反对连续区理论的观点表示了他自己对“完全的因果性”的信念。1924年4月爱因斯坦给玻恩夫妇的信中，他针对玻尔关于辐射的波动在本质上是几率波的 假设而评论说：“玻尔关于辐射的意见 是很有趣的。但是，我决不愿意被迫 放弃严格的因果性，将对它进行更强 有力的保卫。我觉得完全不能容忍这 样的想法，即认为电子受到辐射的照 射，不仅它的跳跃时刻，而且它的方 向都由它自己的自由意志去选择。” 电子自旋 钠在燃烧时会发出美丽地黄光，早年该黄光一直被认为是单一频率的。但是后来人们用更高分辨率的摄谱仪仔细研究发现， 钠D线有两条及其靠近的谱 线组成，