薛定谔方程各符号的意义,通俗理解薛定谔方程

首页 > 企业招商 > 作者:YD1662024-01-08 10:53:41

1926年的夏天,波恩对波函数Ψ做出了一个新的解释,他发表了一篇论文《散射过程的量子力学》,7月10号刊在了《物理期刊》上。

他在做粒子散射实验的时候发现,散射后的粒子在某一个方向出现的概率,正比于波函数的平方,这就是对波函数概率解释的最初版本。

波恩认为,波函数Ψ并非是电子波,而是描述电子在空间分布的几率波,没有物理实在性,也就是波函数本身没有物理意义。

只有他的模的平方,代表了电子在某个时刻,某个地点出现的概率是多少。也就是波函数本身是概率的平方根,这样一个非物理量。

所以并不是薛定谔所说的,电子像波一样在波动,而是电子在各个地点出现的概率像一个波,叫几率波。

薛定谔方程各符号的意义,通俗理解薛定谔方程(5)

举个例子,比如说,这里现在有一个电子,它并不是像真实的波一样在空间里波动,而是它在空间各个地点出现的概率,像一个波,电子本身可以在这,也可以在这,又可以在这,总之它可以在空间中的任意一个地方,根据薛定谔的波动方程,我们就可以求出这个电子的波函数,波函数它本身不代表电子出现的几率,它只是电子这个体系的基本量。

它的模方,才代表了电子在空间各个点出现的几率,所以根据波函数Ψ,我们就能求出电子在一个特定点出现的概率,比方说在这个地方出现的概率是0.2,这个地方是0.4,等等。

这里好像有点绕,不知道你听懂了没有,因为这种几率解释有点违反常识。首先,我们理解不了,为什么电子可以在任何地方这样的描述,还有我们理解不了Ψ是什么,只能说它是几率幅,没有物理意义,只有它的平方才代表了电子出现的概率。

而且比较神奇的是,电子的几率波,它可以像真实的波那样发生干涉,和衍射,所以在我们看来电子就是真实的波,其实它是几率波。

薛定谔方程各符号的意义,通俗理解薛定谔方程(6)

你看,波恩对Ψ做出新的解释以后,量子力学一下就变得违反常识了,不容易理解,波恩的解释虽然保住了粒子性,和间断性,但是它放弃了决定性和因果性。

揭示了微观现实的本质只能通过概率去把握,而薛定谔方程可以让我们对粒子的概率性做出预测。也就是电子出现在这的概率,出现在那的概率。

如果你看过我以前的视频,我记得有一期视频说的是上帝的骰子,里面说了卢瑟福和爱因斯坦最早发现的概率问题。

薛定谔方程各符号的意义,通俗理解薛定谔方程(7)

卢瑟福在1911年的时候,发现了放射性元素的半衰期,他发现即使一个原子必然会衰变,但就是无法预测这个原子会具体在何时衰变,只能给大量的样品做出统计解释,因此就提出了半衰期。

卢瑟福当时认为,这可能是知识还不够完善,导致我们失去了对单个原子衰变的确定性的预测能力,现在看来,并不是人类无知,而是决定原子衰变的本质就是概率性的。

薛定谔方程各符号的意义,通俗理解薛定谔方程(8)

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