大师作文网量子和有关的一些重要的东西,尽量通俗.
来源：学生作业帮 编辑：大师作文网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/11/11 11:26:17
量子和有关的一些重要的东西,尽量通俗.
量子和有关的一些重要的东西,尽量通俗,我基础不好.要是有比喻最好.别把百科的复制给我,按自己的理解写.说的好有加分
量子和有关的一些重要的东西,尽量通俗,我基础不好.要是有比喻最好.别把百科的复制给我,按自己的理解写.说的好有加分
进入微观领域后,就不能再放心地使用我们在宏观世界以及经典物理中常用的关于粒子的大小、体积、形状等的概念了.尽管我们仍会时常不自觉地在微观世界里使用这些概念,但一定要认识到这些概念在量子力学里几乎是没有意义的,时而提到也不过是为了叙述方便.要尽量以全新的观念来思考问题：一个要点就是,量子力学中微粒的位置成为概率性的,粒子的体积和形状则因此变得模糊到没有什么意义的地步.因为位置都难以确定,由无数个位置确定的“粒子的边界”自然更是难以确定,而没了可明确辨认的边界,又如何界定体积与形状呢?有时粒子的大小就用它的德布罗意波长来表示,有时又把基本粒子（比如电子和夸克）看作无体积的点粒子.这种“随意性”也说明了体积及形状的概念在微观世界的无意义.
尽管日常语言无法精确地描述奇异的微观世界,但我们所熟悉的语言还只有日常语言；微观世界我们从未真正的体验过,所以我们没有微观语言.目前最好的语言就是数学公式的推演了,而一切描述性的关于微观图像的说法都是似是而非的.但是既然我们不能很专业地只讨论数学,那我们还是要使用一些形象化的日常语言尽力对微观世界进行一些一鳞半爪式的描述.以下的描绘肯定不是精确的,但有一定的启发性.
我通常是这样来想象一个自由的、且近期尚未与别的粒子相互作用过的微观粒子——它是一团云雾和一个点粒子的统一体,这团云雾的尺度大约就是该粒子的德布罗意波长的大小,点粒子在这团云雾的范围内（严格来说,它应遍布全空间,但超出这个云雾范围的几率很小,暂时忽略不计）忽而出现在这里、忽而又在那里冒出（某一片刻,粒子在此处向真空交出了它的全部能量从而“融化”到真空里；下一个片刻,另一处的真空又突然给出一些能量“重塑”了这个粒子）,这种极快速的、随机的在不同位置的“生生灭灭、进进出出”正表现出一团云雾的样子.
接下来看我特别选定的三种电子：1）热电子——其动能等于室温下电子的平均动能,其德布罗意波长约为6纳米（10^-9m）；2）低能电子——其动能等于130几伏特的电场中获得的能量,其德布罗意波长约为1埃（10^-10m）,这差不多正是一个氢原子的尺度；3）高能电子——其动能等于一万五千亿伏特（10^12V）的电场中获得的能量,其德布罗意波长约为1费米（10^-15m）,这差不多正是一个质子或中子的尺度.
再看这三种电子在原子面前的表现：1）热电子这团云雾在尺度上比氢原子大近百倍,而横截面积则大上千倍,它俩相遇有点儿像飞机穿过一大块积雨云,彼此几乎都没啥变化.当然还是有一点两者产生相互作用的几率（这种作用的细节与下述第二种情况类似）.2）低能电子这团云雾的尺度与氢原子相当,它将产生不少与相互作用有关的后果,只有一点几率是绕过原子就像第一情况那样.学习过量子力学基础内容的人都会记得一维条件下的入射平面波经过有限高有限宽的势垒（或有限深有限宽的势井）后部分反射部分透射（或陷入井中被约束）的情景,现在原子中的绕核电子对外来低能电子来说就有点像势垒,而其中的原子核就象势井,虽是三维情况,但大体仍是反射、透射及约束这三种情况.碰到原子后的电子云雾变得复杂：它开始随时间而不断扩展,一部分向入射的反方向扩展,这对应着反射波,也就是对应着反弹回去的几率；还有一部分“隧穿”过原子,即透射波；还有一小部分变成围绕核的电子云,对应着形成负离子的几率；还有很小很小的一部分深入核中（详见下述）.3）高能电子的那团云雾相当集中,对原子绕过、反射、透射等的几率都很小,它就像一根针,轻易即可刺破原子这个“大气球”而深入核中甚至质子或中子之中.电子与核子的相互作用基本上仍是电磁的,不必考虑强相互作用,因为电子根本就不带色荷.质子带正电,对电子就相当于势井.中子虽不带电,但它有磁矩,可相当于微弱的势井或势垒.夸克有带电,也相当于势井或势垒.它们对电子都会出产生反射透射等的影响.这么高能的电子可通过弱作用（弱电统一的能标已基本达到）创造一系列正反夸克对（它们形成新粒子）导致更复杂的局面（我也不清楚,就不能继续说了）……
上面描写但愿能对你有所启发,但肯定不会使你完全明白的.玻尔曾说：“如果谁没被量子力学搞得头晕,那他就一定是不理解量子力学.”爱因斯坦说：“我思考量子力学的时间百倍于广义相对论,但依然不明白.”
再补充一个有趣的——
按现代物理的重要基石——量子场论的观点,电场和磁场就是一大群来来往往进进出出的虚光子.带有电荷的物质（比如电子、质子）能发射出各种大小的虚光子,又很快收回一部分自己发出的虚光子,同时也吸收别的带电物质发出的虚光子（按测不准原理,只要虚光子的能量与其生存的时间的乘积不大于某个常数——普朗克常数除以两倍的圆周率,这种发射又吸收的情况就是大自然允许的普遍过程）.正是在这不断的发射与吸收中,表现出了排斥和吸引.排斥就像武侠或神怪影片或游戏里的那些人物可以自己从手掌中生出火球或闪光,并以此来攻击别人那样.吸引时虚光子的“飞行”状况则有点儿类似于澳洲土著抛接的那种叫“飞去来”的飞镖.与宏观事物的类比也只能是有一点形似而已,因为从本质上看,微观世界的奇异性是全新的,是我们日常生活中从未经验过的.正因如此,连伟大的爱因斯坦也被描述微观奇异世界的量子力学困扰一生.
尽管日常语言无法精确地描述奇异的微观世界,但我们所熟悉的语言还只有日常语言；微观世界我们从未真正的体验过,所以我们没有微观语言.目前最好的语言就是数学公式的推演了,而一切描述性的关于微观图像的说法都是似是而非的.但是既然我们不能很专业地只讨论数学,那我们还是要使用一些形象化的日常语言尽力对微观世界进行一些一鳞半爪式的描述.以下的描绘肯定不是精确的,但有一定的启发性.
我通常是这样来想象一个自由的、且近期尚未与别的粒子相互作用过的微观粒子——它是一团云雾和一个点粒子的统一体,这团云雾的尺度大约就是该粒子的德布罗意波长的大小,点粒子在这团云雾的范围内（严格来说,它应遍布全空间,但超出这个云雾范围的几率很小,暂时忽略不计）忽而出现在这里、忽而又在那里冒出（某一片刻,粒子在此处向真空交出了它的全部能量从而“融化”到真空里；下一个片刻,另一处的真空又突然给出一些能量“重塑”了这个粒子）,这种极快速的、随机的在不同位置的“生生灭灭、进进出出”正表现出一团云雾的样子.
接下来看我特别选定的三种电子：1）热电子——其动能等于室温下电子的平均动能,其德布罗意波长约为6纳米（10^-9m）；2）低能电子——其动能等于130几伏特的电场中获得的能量,其德布罗意波长约为1埃（10^-10m）,这差不多正是一个氢原子的尺度；3）高能电子——其动能等于一万五千亿伏特（10^12V）的电场中获得的能量,其德布罗意波长约为1费米（10^-15m）,这差不多正是一个质子或中子的尺度.
再看这三种电子在原子面前的表现：1）热电子这团云雾在尺度上比氢原子大近百倍,而横截面积则大上千倍,它俩相遇有点儿像飞机穿过一大块积雨云,彼此几乎都没啥变化.当然还是有一点两者产生相互作用的几率（这种作用的细节与下述第二种情况类似）.2）低能电子这团云雾的尺度与氢原子相当,它将产生不少与相互作用有关的后果,只有一点几率是绕过原子就像第一情况那样.学习过量子力学基础内容的人都会记得一维条件下的入射平面波经过有限高有限宽的势垒（或有限深有限宽的势井）后部分反射部分透射（或陷入井中被约束）的情景,现在原子中的绕核电子对外来低能电子来说就有点像势垒,而其中的原子核就象势井,虽是三维情况,但大体仍是反射、透射及约束这三种情况.碰到原子后的电子云雾变得复杂：它开始随时间而不断扩展,一部分向入射的反方向扩展,这对应着反射波,也就是对应着反弹回去的几率；还有一部分“隧穿”过原子,即透射波；还有一小部分变成围绕核的电子云,对应着形成负离子的几率；还有很小很小的一部分深入核中（详见下述）.3）高能电子的那团云雾相当集中,对原子绕过、反射、透射等的几率都很小,它就像一根针,轻易即可刺破原子这个“大气球”而深入核中甚至质子或中子之中.电子与核子的相互作用基本上仍是电磁的,不必考虑强相互作用,因为电子根本就不带色荷.质子带正电,对电子就相当于势井.中子虽不带电,但它有磁矩,可相当于微弱的势井或势垒.夸克有带电,也相当于势井或势垒.它们对电子都会出产生反射透射等的影响.这么高能的电子可通过弱作用（弱电统一的能标已基本达到）创造一系列正反夸克对（它们形成新粒子）导致更复杂的局面（我也不清楚,就不能继续说了）……
上面描写但愿能对你有所启发,但肯定不会使你完全明白的.玻尔曾说：“如果谁没被量子力学搞得头晕,那他就一定是不理解量子力学.”爱因斯坦说：“我思考量子力学的时间百倍于广义相对论,但依然不明白.”
再补充一个有趣的——
按现代物理的重要基石——量子场论的观点,电场和磁场就是一大群来来往往进进出出的虚光子.带有电荷的物质（比如电子、质子）能发射出各种大小的虚光子,又很快收回一部分自己发出的虚光子,同时也吸收别的带电物质发出的虚光子（按测不准原理,只要虚光子的能量与其生存的时间的乘积不大于某个常数——普朗克常数除以两倍的圆周率,这种发射又吸收的情况就是大自然允许的普遍过程）.正是在这不断的发射与吸收中,表现出了排斥和吸引.排斥就像武侠或神怪影片或游戏里的那些人物可以自己从手掌中生出火球或闪光,并以此来攻击别人那样.吸引时虚光子的“飞行”状况则有点儿类似于澳洲土著抛接的那种叫“飞去来”的飞镖.与宏观事物的类比也只能是有一点形似而已,因为从本质上看,微观世界的奇异性是全新的,是我们日常生活中从未经验过的.正因如此,连伟大的爱因斯坦也被描述微观奇异世界的量子力学困扰一生.