巨集觀物體的波動性,一切物質都有波動性嗎?

時間 2021-09-02 05:32:04

1樓:匿名使用者

物質波,就是機率波,指空間中某點某時刻可能出現的機率。比如一個電子,如果是自由電子,那麼它的波函式就是行波,就是說它有可能出現在空間中任何一點,每點機率相等。如果被束縛在氫原子裡,並且處於基態,那麼它出現在空間任何一點都有可能,但是在波爾半徑處機率最大。

對於你自己也一樣,你也有可能出現在月球上,但是和你坐在電腦前的機率相比,是非常非常小的,以至於不可能看到這種情況。這些都是量子力學的基本概念,非常有趣。

也就是說,量子力學認為物質沒有確定的位置,它表現出的巨集**起來的位置其實是對機率波函式的平均值,在不測量時,它出現在**都有可能,一旦測量,就得到它的平均值和確定的位置。

量子力學裡,不對易的力學量,比如位置和動量,是不能同時測量的,因此不能得到一個物體準確的位置和動量 ,位置測量越準 ,動量越不準。這個叫不確定性原理,當然即使不測量,它也存在。

機械波是週期性的振動在媒質內的傳播,電磁波是週期變化的電磁場的傳播.物質波既不是機械波,也不是電磁波.在德布羅意提出物質波以後,人們曾經對它提出過各種各樣的解釋.到2023年,德國物理學家玻恩(1882~1970)提出了符合實驗事實的後來為大家公認的統計解釋:物質波在某一地方的強度跟在該處找到它所代表的粒子的機率成正比.按照玻恩的解釋,物質波乃是一種機率波.德布羅意波的統計解釋粒子在某處鄰近出現的概率與該處波的強度成正比

粒子觀點:電子密處,概率大。電子疏處,概率小。

波動觀點:電子密處,波強大。電子疏處,波強小。

波強∝振幅平方a2∝粒子密度∝概率。

在德國哥延根大學的一個墓碑上刻著一個非常奇特的墓誌銘,它沒有文字,僅有一個公式:

pq—qp=h/2pi

這是量子力學中的一個基本關係,它被認為是該大學物理系著名的教授玻恩一生中最為重要的一項貢獻。其實,在玻恩擔任該系教授及系主任期間,該系一度成為理論物理研究中心,只有哥本哈根n·玻爾研究所才能與之相比較。

2023年12月11日,玻恩誕生於德國弗羅茨瓦夫的一個內科醫生家庭。四歲時,母親即去世了,他早期主要跟隨外祖母生活。他曾在佈雷斯勞大學、柏林大學、海德堡大學、蘇黎世大學和劍橋大學讀過書,任過教,後在哥延根大學取得哲學博士學位,並留在該校物理系擔任系主任,一度該系成為世界理論物理研究中心,連著名的物理學家泡利和海森堡都在該系做他的研究助手。

泡利曾因提出“泡利不相容原理”而聞名全世界,海森堡也曾提出了量子力學的一個基本原理,即“測不準原理”,表明了經典力學規律不適用於亞原子微粒,因為不能同時知道這些粒子的位置和速度。

2023年,德布羅意提出了物質波的概念,即認為一切巨集觀粒子都具有與本身能量相對應的波動頻率或波長,後來,g·p·湯姆遜等人從電子衍射證明電子具有波動性。以此為研究起點,玻恩系統地提出了一種理論體系,把其中德布羅意電子波認為是電子出現的機率波,電子運動可以用一個波函式來表徵,它不表示一個電子確定的運動方向與確定的軌道,但卻說明電子佔據空間某一點所存在的機率。猶如我們拋硬幣,事先我們無法判別正面向上,還是反面向上,但卻知道它們各自的機率是多少。

玻恩用機率波成功地說明了量子力學的波函式的確切含意。

正由於玻恩對量子力學這門新興學科的重大貢獻,使他贏得了2023年度的諾貝爾物理學獎。

2樓:五元冬

就用最通俗的理解說吧.

世界上有兩大理論,廣義相對論和量子理論.

前者用於巨集觀世界,後者用於微觀粒子.

現代這兩者已經統一在了一起,這個理論就是所謂的超弦理論.

我幾年前也看過一些關於弦理論的文章,不過不是我的專業,也沒太深究,說實話也不大懂.

實際上你的理解有一定道理.

自然界是統一和諧的,巨集觀物體也會有一定的量子性,而微觀物體也會有其巨集觀運動的一面屬性.

但是不同種類的物體都有其內部矛盾的主要方面,巨集觀物體就是主要體現巨集觀性質,微觀粒子主要體現量子特性.

可以這樣想象,巨集觀物體是由數量巨大的微觀粒子構成.每個粒子都在做量子化運動,這些運動的方向是雜亂無章的,但粒子的相互束縛又使它們保持在一定的區域內.這就形成了巨集觀的物體,並且由於方向雜亂,各粒子運動相互抵消,所以整個巨集觀物體並不體現明顯的量子效應.

但卻可能發生這樣的情況:巨集觀物體內的粒子在某一時刻,向相同的方向進行了跳躍,這時巨集觀物體會體現十分明顯的量子性,而發生整體跳躍.只不過這種概率十分微小,以至於無法發生.

即使假設它發生了,也不會連續地發生,所以絕對不會出現"地球雲"的現象.

同樣,對於微觀粒子,如果它的跳躍性運動正好排列成了一條規則的曲線軌跡,此時它就會體現出巨集觀性質.只是這也是概率十分微小的,基本不會發生.

以上回答都不錯

總結一下,地球發生明顯的量子運動的概率很小(小到從來沒發生過,而且再過幾千年不發生人們也不會覺得奇怪)

而不明顯的量子運動人們又測不出來

這裡要說一下不確定度的問題(一個重要的物理思想)

做實驗總存在誤差,會導致多次測量的結果不同,這個不同的大小用不確定度來表示。

再回到薛定諤方程(以及所有的量子理論),這些能否用到天體上呢?可以,但你會發現用量子力學解得的結果與牛頓力學的結果的偏差遠小於不確定度,這時,你的這個偏差是沒有意義的。換句話說,量子力學可以用,但用了也沒意義,因為它不會使你的結果更精確。

所以地球雲就算存在,我們也測不出來,那他到底存在不存在呢?其實我也不知道。但我告訴你,上帝也存在,只是人們證不出來。

3樓:人生的本徵值

以上回答都不錯

總結一下,地球發生明顯的量子運動的概率很小(小到從來沒發生過,而且再過幾千年不發生人們也不會覺得奇怪)

而不明顯的量子運動人們又測不出來

這裡要說一下不確定度的問題(一個重要的物理思想)

做實驗總存在誤差,會導致多次測量的結果不同,這個不同的大小用不確定度來表示。

再回到薛定諤方程(以及所有的量子理論),這些能否用到天體上呢?可以,但你會發現用量子力學解得的結果與牛頓力學的結果的偏差遠小於不確定度,這時,你的這個偏差是沒有意義的。換句話說,量子力學可以用,但用了也沒意義,因為它不會使你的結果更精確。

所以地球雲就算存在,我們也測不出來,那他到底存在不存在呢?其實我也不知道。但我告訴你,上帝也存在,只是人們證不出來。

4樓:匿名使用者

原因就是,星球的質量和尺寸是電子的巨n倍,然後把這個倍數n代到小薛的方程裡面看看那個ψ的平方是多麼小,不確定性也就這麼小了。定性地,n代到小德布博士**的方程,就看出來波動性(波長)是多麼小了。

5樓:

地球雲的彌散程度非常小近乎於0

就是這個原因,由不確定性原理dqdp>=h/2p=mv,電子因為質量很小,所以***q>n,n將會非常大。所以測的電子的速度誤差越小,位置的誤差將會非常大,所以只能用概率來描述。

地球因為質量很大,所以***q>n,n是很小的量,哪怕速度誤差很小,位置誤差也不會很大,當誤差小於lorentz長度的時候一般可以不考慮,更別說肉眼觀察了。

6樓:匿名使用者

你先弄明白什麼是電子雲,電子雲上點的疏密表示的是電子在該位置出現概率的大小,電子的實際運動並不是完美的圖形,波動性已經比較明顯了。

天體的波粒二象性極其不明顯,巨集觀物體的德布羅意波長小的無法測量,只在數學上有意義,你算一下就會看到數量級小的可以忽略,如果你非得考慮的話,地球也按照拍攝電子雲的方法拍攝,得到的點幾乎形成橢圓,橢圓的線非常細,軌道非常固定,彌散不成電子雲那樣的

7樓:匿名使用者

關於巨集觀與微觀的區別,德布羅意提出了一個標準。他認為所有物體,包括天體與電子,都具有物質波的形式,波長是

λ=h/p

其中λ是波長,h是普郎克常數,p是物體動量。

從這個公式可以算出天體或者說人體的波長都很小,連1個電子半徑都不到。以現在的手段是觀察不到這樣小的波動的。就如你說的,地球雲的彌散程度非常小近乎於0以至於觀測不到。

8樓:

當量子數n極大時,電子的繞核運動是一個在離核極遠的距離上的幾乎就跟勻速直線運動差不多的勻速圓周運動,各能級間距此時變得極小以至於可視為連續,這時電子的運動已不再像n較小時那樣分殼層的如雲霧般的運動,而是更像經典粒子的運動。

氫原子的能級大概是en=m(kee/nh)^2,換成地球繞日時地球的能級en=m(gmm/nh)^2,此時的gmm>>kee,n一般就極大,對於地球每秒30公里的繞日速度,可算得n大約是10^74!這個n是何等的巨大!可見地球的繞日運動是何等的經典!

氫原子波函式的徑向部分r(r)也可像上段那樣換成地球繞日的波函式,但太複雜,我沒具體算,但我注意到它是幾項的乘積,n極大時,有一些項變得極小,另一些項變得極大,而且是n的指數方式或以n為冪這種急劇變化的方式,我估計僅當r=地球實際軌道半徑時,r(r)為有限值,稍一偏離,r(r)就迅速趨於0。

下列關於近代物理學的結論中,正確的是(  )a.巨集觀物體的物質波波長非常小,極易觀察到它的波動性b.

9樓:晨曦ik仲

a、根據德布羅意波λ=h

p知,巨集觀物體的動量較大,德布羅意波長較短,波長越短,波動性越不明顯.故a錯誤.

b、在光的干涉現象中,光子到達機率大的地方出現明條紋,機率小的地方出現暗條紋.故b正確.

c、根據光電效應方程ekm=hγ-w0知,最大初動能與光的頻率成一次函式關係,不是正比關係.故c錯誤.

d、氫原子能級不連續,能極差也不連續,根據e2-e1=hγ知,光子能量不連續.故d錯誤.

故選b.

一切物質都有波動性嗎?

10樓:輿輪

現在高中就要學近代物理了....

考試的話當然以教育部的答案為標準了。

"任一物質都有一種波與之對應,這就是物質波"這個不對了,物質波是指物質在空間中某點某時刻可能出現的機率,其中概率的大小受波動規律的支配。

波動性意味著一定表現出波動嗎?

當然,凡是被物理學認為是波的物質,它必定要遵循波動方程。

但必須指出的是:物質的波動不同於高中的機械波。機械波是能量的傳遞,物質的波動是一種概率事件。

兩者的物理本質天差地遠,但數學本質是一致的-----都可以用波函式描述。

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