作者chendaolong (JoJo A Go!Go!)
看板Physics
标题Re: [问题] 薛丁格方程式
时间Wed Oct 7 20:26:13 2009
我觉得费因曼的量子力学与路径积分那本书讲得不错
一开始便开宗明义讲了"机率",并介绍了机率的几个特质
(第一个假设:机率)
然後假设我们无法得知电子在某个时间会在空间中某一点出现
我们只能用机率去了解电子怎样分布
但这个机率不像古典机率般可以单纯加减
像电子双狭缝实验中,总机率不是通过狭缝1的机率加上通过狭缝2的机率
亦即不是线性关系
具有线性关系的是波函数
其中机率=波函数的平方
(第二个假设:波函数的叠加性质)
再来电子出现在屏幕的总波函数(其平方等於机率)
等於通过狭缝1(路径1)的波函数加上通过狭缝2(路径2)的波函数
假设狭缝有无线多个,再假设屏幕有无限多个
那就等於有无限多条路径
所以总波函数就等於所有路径的和
即路径积分
每条路径都伴有一个相位
其相位正比於exp(i/h_bar∫Ldt)
其中L为 Lagrangian
(第三个假设:每条路径的相位正比於exp(i/h_bar∫Ldt))
到这里就可以推导出薛丁格方程式了
然後因为每条路径都伴随着相位
在古典极限下,因h_bar很小
所以波函数急遽震荡
相位相消很快
只有一条路径会相长出来
那条路径就是古典路径
到这里又可以推导出古典力学了
所以要从古典力学去推导出量子力学是不可能的
只能从量子力学去简化成古典力学
中间还有一段有讲到海森堡不确定原理
不过小弟手边没有书,只能凭印象大概讲一下
中间的假设可能还有漏掉
再烦请高手补上
从费因曼的路径积分观点切入的好处就是
完全没有从粒子、古典粒子轨迹去切入
完完全全从机率切入
适合完全放空的人学习
所谓放空就是没有粒子、古典轨迹的概念
要是有了这些概念,反而很难去接受机率的概念
硬要去从古典力学"推导出"量子力学
Hamiltonian的好处是跟古典力学的形式很接近
但也因为太过接近反而不容易了解"既是粒子又是波"的概念
"明明就是粒子在运动,为什麽又会有波的行为?
是因为轨迹像波动一样飘浮不定吗?"
很容易转不过来
所以放空去念量子力学,可能会比较好一点
※ 引述《oolontea (极乐娃娃)》之铭言:
: 提供一点我的看法
: : 但是看到薛丁格方程式就觉得很奇怪
: : 因为不像之前 很多可以从实验找出一些关系式 最後写出微分方程
: : 感觉实验只是指出粒子的行为有波动性
: : 然後就有某些学者很聪明的像是天外飞来一笔写出方程式
: 所有方程式都是从实验中摸索出来的
: 这些科学家一开始会有一个方程式来模拟物理现象,有问题就不断修正
: 所以,随着科技不断进步,所有的"定律",都会随着更精确
: : 虽然是波动方程
: : 却引进复数
: : 对时间微分只有一阶
: 有时候我们没有办法问为什麽问到底
: 就好像你问,为什麽f=ma??
: 他就是这样,宇宙就是这样。
: 真的还要问,就去问上帝为什麽不创造F=m*a^2吧
: : 不知道为什麽有边界条件 就自动出现量子化
: : 而且出现算子概念 δ/δt对应能量 δ/δx对应动量之类的?
: 因为人类的各种需求,人们试图将物体的行为完整描述。
: 在古典力学,一般粒子的行为模式比较简单,例如我只要给你他x=f(t),
: 我就可以有我们想要的所有资讯,例如速度、力、等等(当然物体的质量是需要的)
: 但到了量子力学,物质不再是一颗东西,他是一个"波"
: 你要怎麽从波当中撷取资讯出来? 就需要一些运算子
: 例如这个波对时间的变化、对空间的变化等等。
: 人们发现,波对时间的变化,就对应到能量
: 而对空间的变化,就对应到动量
: : 但是算子好像有对应到E=P^2/2m+V 之类的关系?
: : 波包在位能场的影响下行为类似粒子?薛丁格方程式不知道为什麽能描述
: : 看到薛丁格方程式的时候冒出了很多问题= =
: 因为刚学量力的人,他的思考还是习惯粒子 (包含我)
: 但其实,物质就是物质。 他可以有波的特性、他也可以有粒子的特性
: 我们说他会量化(非连续),是因为它有波的特性,
: 好像两端固定的绳波,他的MODE也是量化
: 当波在空间当中,他(的MODE)就可以连续了。
: 所以量化没什麽,他是在某种条件下才会量化
: 量子力学就是告诉你,所有物质都是波
: 好像,其实质量和能量是一样的,粒子和波也是一样的东西。
: 应该说,他们是同一个本质,而在不同的条件下,他会以不同面貌呈现
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◆ From: 218.171.244.46
1F:推 leo80042:推 讲的很不错~~但我学路径积分时一直有个疑问,就是他在 10/08 13:55
2F:→ leo80042:argue古典路径时,有真正严谨的证明吗?(不是指数学上的 10/08 13:56
3F:→ leo80042:严格证明,而是确实讲清楚为何其他路径的相位刚好相消, 10/08 13:56
4F:→ leo80042:但古典路径却不会) 我目前倾向於相位抵销这件事是嘴巴讲 10/08 13:57
5F:→ leo80042:讲 XDDD 10/08 13:57