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fisk



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5come5帮你背单词 [ scar /ska:/ n. 伤疤,疤痕;vt. & vi. 使有伤痕,结疤 ]


谈量子力学!

量子力学是近代物理中的基石,这个基石是以公理化的形式建立的,但这个基石还存在一些基本的问题!

  首先谈一下量子力学的公理化体系,我觉得应从数学谈起,在20世纪初,希尔伯特提出了公理化体系:完备性、[屏蔽]性、相容性,前两点如果你学过线性代数中线性空间的话,应该很显然,最后一点就是体现“理论体系的自洽性”。而恰好量子力学的数学形式是建立在“希尔伯特空间”的基础上。

  他的几条基本假设,我觉得:

  态的叠加原理:这是微观粒子所具有的属性,而且在实验上已经发现“光子确实处在这样一个叠加态上”。这个在宏观看来是不具有的----薛定谔的猫。但近来的实验在“介观尺度上实现了薛定锷的猫态”。这条基本原理有着很远的意义,据(我还没理解)费曼说,他与对称性有着必然的联系。“对称性”是一个物理学中的主题,影响深远,我只懂一点表面的。现在量子通信与量子计算是建立在这之上的,有时间我会介绍!

  薛定锷方程: 这是描述系统变化的方程,这是一个基本假设,是无法推倒出来的。当初他得到这个方程的时候,他只是通过类比波动方程得到的,具体含义他也不清楚(所以才有了薛定锷的猫辩解的出现)。这方程中存在很多更深刻的东西。此时又不得不谈到“微观的因果性”,他与宏观是不同的,宏观是具有确定的“因果性”,而他不是(这个有点复杂,我现在也没十分了解)。本来偏微分方程就对应“因果性”,在加上波函数的概率波解释,就构成了“微观的因果性”。

波函数的概率波解释:这是波恩在处理“散射问题”(学过电磁波的应该知道“散射”)时,为了解释出现的现象而提出的解释。

算符化规则:其实这个从数学的角度看,很容易理解,关键是要和物理深刻的联系起来。首先从数学的线性空间说,他定义了数与矢量的运算关系(我们说“复数域”,因量子力学是建立在此的)---加法与数乘;接下来很自然,我们可以定义一种运算表示两个矢量经过该运算后得到一个复数,这就是内积,它是以四条内积公理的形式定义的----构成了内积空间。可能你现在感觉到“分析的基础----极限的概念”没有引入该空间,而希尔伯特就通过规定其空间中矢量(元素,此时为一个函数)平方可积来达到了这个目的,从而实现了“空间的完全性”。同时我如果通过一种作用使得一个矢量变为另一个矢量,这个作用----就是算符来完成。所以算符在数学的意义下就产生了,至于其物理意义,我觉得都是通过假设得到:一个厄米算符(算符的一种)对应一个物理量,算符的本征值对应物理量的取值等等,但这些都有实验的支持!

粒子的全同性原理:微观粒子就其根本属性所看,若基本属性相同就是“不可分辨得”,由此带来的是很大的冲击对于宏观的概念来说,其实关键是研究粒子系统!玻色子,费米子等等---进入了统计物理的范畴。

总之,依次是描述粒子的态的基本属性(线性叠加,其中的相干性很关键),态的变化规律(薛定锷方程),态的物理解释,态对应的物理量,系统的态的研究!


我觉得还有一点是最关键的:微观的测量,海森伯的不确定性原理只是其中一点,还有很多需要人们去认识清楚,我希望会使量子力学更加清晰,使人们真的理解它!(从现在的理论与实验的结合发展,应该不会太遥远)


未完再续!


[ 此贴被fisk在2006-06-03 11:02重新编辑 ]
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  • 浮云:10 (by 农药) | 理由: 虽然不确定完没完,但是已经够精华了。如果那几篇论文能够加上自己的读感就完美了。
  • 浮云:10 (by 农药) | 理由: 怎么蝈蝈不来继续发了呢?我还想等发完了加个精华呢。
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  • 顶端 Posted: 2006-05-20 21:24 | [楼 主]
    tsing



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    5come5帮你背单词 [ stroke /strəuk/ n. 一击,打击,抚摸,一划,一笔,中风;vt. 抚摸,抚爱 ]


    非线性的量子力学的应用已经很广泛,基于非线性的量子力学的BERRYYI相位已经的到推广(中科院的一个研究员的推广,如果需要文章可以上传)
    一个对称对应一个守衡量
    薛定锷的猫实验上已经实现,如果感兴趣,图书馆有一本<量子力学的前沿问题>有介绍,第二辑也早已出版,可以在书店找到.
    没有人真正懂得量子力学-费曼
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  • 顶端 Posted: 2006-05-20 21:40 | [1 楼]
    fisk



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    5come5帮你背单词 [ overtime /'əuvətaim/ a. 超时的,加班的;ad. 加班地 ]


    蝈蝈可以将文章传上来,我看看!
    对称与守恒的关系是深刻而优美的,而又那末有深刻的意义:空间的反演(宇称), 时间的反演,物质粒子正反的对称。

    猫态的实现是宏观吗?这个我不清楚,还请蝈蝈解答!

    量子力学会被人们逐步清晰化的,会让我们真正理解的(这也是我转专业读物理的原因)!我现在没时间看那些最新的进展啊,只是在学习量子力学的基础(曾谨言+朗道+喀先生的高量),因我时间不多拉!
    顶端 Posted: 2006-05-20 22:17 | [2 楼]
    lonerinuestc



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    5come5帮你背单词 [ share //ə/ vt. 分享,分给,分担;n. 部分,一份,股份,股,分担,均摊 ]


    我的量子基本上就是不大懂一点
    顶端 Posted: 2006-05-20 22:35 | [3 楼]
    lonerinuestc



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    5come5帮你背单词 [ successive /sək'sesiv/ a. 连续的,连接的 ]


    很佩服你们这些专业学习数学,物理的蝈蝈们!!真的
    顶端 Posted: 2006-05-20 22:36 | [4 楼]
    tsing



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    5come5帮你背单词 [ generate /'d3əenəreit/ vt. 使发生,产生(光、热、电等),引起,导致 ]


    猫态是一种纠缠态,当然现在实验上还是微观上的,因为在宏观上除了用到非线形量子力学外,此时退相干机制起到作用.我对这个也不了解,蝈蝈可以借书来看.
    蝈蝈需要先理解线形满足叠加原理的BERRY相位,知道非线形的量子力学哈密顿形式,其实很简单但物理意义深刻H(x1,x2..)x1表示波函数,用到经典力学中分析力学知识,x1,x2..作为广义坐标等在用到一个公式便得到(都忘了,自己看)
    如果不是物理专业的,四大力学一定要看,尤其分析力学.其实我也不是物理专业的差远了.大三了,蝈蝈呢?有兴趣探讨一下.
    附件: Geometric Phase for Adiabatic Evolutions of General Quantum States.rar (141 K) 下载次数:13

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  • 顶端 Posted: 2006-05-20 22:38 | [5 楼]
    lonerinuestc



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    我看了点分析力学,学习固体物理时我看了下,什么广义动量,广义位移之类的,挺有意思的!!很羡慕你们这些专业学习数学,物理的哈!

        FISK蝈蝈非常刚健的哈,你可以和他探讨下
    顶端 Posted: 2006-05-20 22:41 | [6 楼]
    fisk



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    我也是刚刚接触量子力学! 可惜有点晚啦!
    顶端 Posted: 2006-05-20 23:07 | [7 楼]
    tsing



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    我在大一时候开始看,那时还没有看分析力学,所以有些困难,不过现在感觉还可以,就是微扰和自旋的公式有些难记,做题有些困难,不过理解很简单.
    顶端 Posted: 2006-05-20 23:26 | [8 楼]
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    灌水天才奖
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    没有学好哦
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  • 顶端 Posted: 2006-05-20 23:31 | [9 楼]
    lonerinuestc



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    5come5帮你背单词 [ duty-free // a. 免税的 ]


    主要是我们学习的时候做题不大多,似乎没有多大的感受
    顶端 Posted: 2006-05-20 23:50 | [10 楼]
    王重阳



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    现在给我的感觉就是,量子力学的应用无处不在,可惜当时没有学好,唉...
    顶端 Posted: 2006-05-21 21:16 | [11 楼]
    tsing



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    5come5帮你背单词 [ gene // n. 基因,遗传因了 ]


    fisk请下载
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    顶端 Posted: 2006-06-02 17:12 | [12 楼]
    fisk



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    5come5帮你背单词 [ cosmos /'kozmos/ n. 宇宙 ]


    tsing 我画了一下, 你看结果怎么样!
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    顶端 Posted: 2006-06-03 10:55 | [13 楼]
    tsing



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    顶端 Posted: 2006-06-03 21:28 | [14 楼]
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