谁能概述一下量子力学五大假设

谁能概述一下量子力学五大假设

量子力学五大假设是指微观体系的运动状态由相应的归一化波函数描述；微观体系的运动状态波函数随时间变化的规律遵从薛定谔方程；力学量由相应的线性厄米算符表示；力学量算符之间有确定的对易关系；全同的多粒子体系的波函数对于任意一对粒子交换而言具有对称性。

量子力学的理论框架是由下列五个假设构成的：

1、微观体系的运动状态由相应的归一化波函数描述；

2、微观体系的运动状态波函数随时间变化的规律遵从薛定谔方程；

3、力学量由相应的线性厄米算符表示；

4、力学量算符之间有确定的对易关系，称为量子条件；坐标算符的三个直角坐标系分量与动量算符的三个直角坐标系分量之间的对应关系称为基本量子条件；力学量算符由其相应的量子条件确定；

5、全同的多粒子体系的波函数对于任意一对粒子交换而言具有对称性：玻色子系的波函数是对称的，费米子系的波函数是反对称的。

简单解释量子力学的内容？

量子力学的核心概念是波函数。给定系统的波函数就能够完整描述该系统的运动状态，即描述该系统的全部可测量的物理量的具体情况，亦即该系统的能量、动量、角动量、位置等等物理量到底是多少乃至它们怎样随时间而变；当然，一般来说，波函数只能说出系统的某个物理量为某个具体数值的概率有多大（即多次同样的测量所得到的该数值的占比是多少），而不能说出该系统的物理量一定等于某个值，除非该系统对于该物理量存在所谓的本征态及相应的本征值。
量子力学的基本假设（或原理或公式，它们本质上都是须经实践检验的假设）包括：态（波函数）叠加原理，波函数的统计诠释，测不准原理，观测量的算符化，测量的投影假设（即波包缩编、波函数坍缩等），运动方程（如薛定谔方程）。这些假设都是为了具体计算波函数并将它与实验数据相比较而创立的，其间涉及大量的数学推演。
经典的哈密顿方程，通过力学量算符化改造，或说正则量子化（即加入基本对易关系）后，就能变成量子力学的方程；反之，令h趋于0，量子力学的方程也可退化成经典形式。拉格朗日量在相对论化的量子力学方程中也常要用到。总之，在形式上，经典方程与量子方程有一脉相承的关系，但在对方程的各个要素的物理诠释上，两者相差很大。可以说，量子力学是以一种全新的方式在描述自然的运作。
下面是一些与你的问题不很相关但也值得浏览一下的解说——
量子物理不同于经典物理的一个地方是：量子物理认为量子系统在微观测之前可以处于客观的不确定状态（不是由于我们主观上尚不认识事物的那种主观不确定），观测可使量子系统“缩编”到某个确定的状态；而经典物理是没有“客观的不确定状态”一说的——它认为，即使我们不知道系统的确切状态，系统在客观上也是处于某个确定的状态。这一重要区别，我认为是说，更真实的量子系统一般总是处于多种状态共存的叠加状态（或说，多种状态都是潜在的、隐含的），一次测量，可使其中一种状态成为显现的状态……总之，多态叠加是量子力学的微妙的核心之一。
费曼说过：量子力学本身就是一个奥秘。其一是动量与波长关联，其二是振幅是复数。负动能意味着虚动量，这又使得描述实动量的振荡式的波动，变成了指数衰减函数，这就意味着粒子可入负动能区，但几率要指数递减……这就是量子力学描述世界的方式，迥异于经典方式。
每个物理量的经典测量的不准确度原则上可以任意小，而量子力学的测量则是对于相容的物理量来说，不准确度原则上可以任意小，但对不相容的物理量（比如坐标与速度这对物理量就是不相容的）来说，每个量不准确度原则上也可以任意小，但这两个量的不准确度的乘积却有一个原则性的、有限的下限。
我们不能象经典物理要求的那样可以知道粒子在任意时刻的确切位置与速度，只能从波函数得知其位置与速度的概率性的分布，而这种概率性的分布也是一种规律。
经典物理认为粒子与波动是两个层次的东西，根本不是一回事儿；而量子力学却认为两者是相伴相随的、密不可分的一个整体，是一体的两面，没有谁产生谁的问题。
微观世界的奇异性在于“波粒二象性”——微粒不再像以往以为的那样是个小小的实体球一样的东西，而且可以沿着一条确定的轨迹运动。它实际上已没有什么确切的大小、形状、位置、轨迹可言，这些经典概念统统都不适于描述微观世界及其运动。微粒已变得像波那样弥散于广阔的空间里。所有微粒都具有波粒二象性——它既像颗粒状的分立的粒子、又像云雾状的弥散的波动，而且粒子的动量直接与波动的波长成反比。

量子力学简介

20世纪初期的黑体辐射、光电效应，双缝干涉实验、原子光谱等实验，启迪并且引导人们开启了认识微观世界的大门，1900年，普朗克首次提出量子化的概念，用于解释黑体辐射中的“紫外灾难”：1905年，爱因斯坦提出光量子的概念，成功解释了光电效应与经典物理学之间的矛盾；玻尔则在1913年提出氢原子模型，从数值上验证了氢原子光谱的特性，使人们开始窥探到原子内部的结构与其遵循的物理规律。可以说，量子力学是人们理解这些微观尺度上的现象的基石，也是现代的计算材料学的基础，从根本上来说，在材料学中，主要是用通过数值方法求解材料体系的薛定谔方程，从而得到我们感兴趣的材料的力学、电学、光学等物理性质。

关于量子力学的发展 历史 许多教科书已经有详细介绍，在此不再赘述，简单做一下类比：经典力学中物体的状态用坐标来描述，而量子力学中体系的状态则用波函数

来描述：经典力学中，决定一个物体坐标运动轨迹的是牛顿定律，而量子力学中决定体系状态演变的是薛定谔方程，与经典力学基于牛顿的三大定律类似，量子力学主要基于以下几个基本假设，

(1)体系的任何状态，由连续、可微的波函数完全描述，波函数随时间的演变由含时薛定谔方程决定

(2)波函数的模二次方代表微观粒子在空间出现的概率，

(3)物理上的可测量量，对应于量子力学中的线性厄米特算符.

(4)对于体系的测量，将使波函数塌缩为算符的某个本征态，测量值对应于算符的本征值。多次测量的平均值对应于算符的期望值，

由于我们感兴趣的大部分材料体系都处于低能量的状态，因此非相对论的量子力学方程——薛定谔方程是我们求解问题的关键，其在量子力学中的地位类似于牛顿定律之于经典力学，对于高能的物理过程，比如涉及粒子的高能碰撞，产生、灭、反粒子等，则需要用到量子电动力学方面的知识，在量子力学的体系框架里，波函数是对一个微观粒子状态的完整描述，如果我们得到了微观粒子的波函数，那么包括它的空间分布概率、动能、动量、势能等一切可观测的物理量都将完全确定。因此从计算材料学的角度来看，研究材料体系的性质，最终归结于求解体系的波函数，除了方势阱、简谐振子、氢原子等少数几个可以解析求解的例子外，对我们实际研究的材料体系大多数都无法简单地得到波函数的精确解，而是要通过数值模拟和数值求解的方式，近似求解波函数。

在传统的解析求解方法遇到瓶颈的时候，计算机技术得到了高速发展从而为数值求解和计算材料学的发展带来了契机.从1946年冯·诺依曼研制出第一台基于品体管的计算机ENIAC以来， 计算机计算能力的提高速度可以用日新月异来描述。一方面， 高性能的大型计算机集群技术飞速发展，以2013年摘得世界超级计算机500强之首的国防科学技术大学的天河二号超级计算机为例，整个集群由16000多个节点组成，每个节点采用英特尔的Ivy Brid dge Xeon芯片并且配备了88GB的内存.峰值运算能力达到了令人咂舌的33.86PetaFLOPS(也就是每秒可以执行3.386 10次操作) .而与此相比，世界上第一台计算机ENIAC的计算速度仅为每秒5000次的加法运算，

除了计算机硬件上的发展外，软件方面的进步也为计算材料学的蓬勃发展奠定了良好的基础.首先， 数值计算库不断完善和强大， 如今， Linpack， Lapack， Seal pack、Gnu-Scientif ie Lib.MKL.ACML、BLAS等各种平台上的数值计算库为各种代数求解、矩阵运算等操作提供了非常良好和完备的支持，使得科研工作者从烦琐的底层数据操作的编程中解脱出来：其次， 并行技术和规范标准如MPI、OpenMP的出现， 使得各个处理器之间可以协同高效地工作，通过同时执行子任务加快整个程序的求解；最后，作为计算材料学的核心，模拟技术本身在过去几十年里蓬勃发展，不断涌现出高效、高精度的方法，包括密度泛丽理论、针对不同系综的分子动力学算法，以及动力学蒙特卡罗方法等。这些方法大大拓展了材料学研究的时间和空间尺度，提高了计算的精度，使得计算材料学的研究领域愈加宽广，

我们引用“中国稀土之父”徐光宪先生的一段话对计算材料学的远景做一个展望：进人21世纪以来，计算方法与分子模拟、虚拟实验，已经维实验方法、理论方法之后，成为第三个重要的科学方法，对未来科学与技术的发展，将起着越来越重要的作用，”

2013年度诺贝尔化学奖授子了设计针对多尺度复杂化学系统模型的三位美国科学家，这正是对徐先生这段论述的最有力的证明。

什么是量子力学

事实上，相对论和牛顿力学都是认为客观世界是决定论的，只要我们知道某个时间下，整个宇宙的状态函数，然后知道了宇宙的动力学方程，那么我们就能准确预测出下一个时刻（很短的时间间隔）的宇宙是什么样的。这就是拉普拉斯决定论。但是这么朴素的想法，在量子力学却无法做到！量子力学的一个很重要假设就是，无论时间多么短，我们都无法准确知道在这样段时间后的宇宙究竟是什么样！这就是非决定论。

非决定论来自于量子力学的一个重要假设：一切物理状态皆由波函数给出，而且波函数服从玻恩诠释。玻恩诠释指的是波函数的复数模平方等于在单位体积内粒子能出现的概率。这个说法和数学里面的概率有一些相似。没错，物理学自量子力学建立那天起，就在也离不开概率，或者说再也无法避免概率的阴霾。这条假设的后半句，到现在都没有人真正理解其背后的物理机制！为什么波函数会服从玻恩诠释，是什么原因导致概率出现。这些问题其实一直无法被物理学家清晰而明确地解决。

量子力学另一个神奇的假设是关于叠加原理的，这个原理一般会引起很大的歧义：波函数可以分解为一系列相干波的线性叠加。这里面的歧义就是，虽然它和经典力学里面波的叠加原理很像，但是却不是一回事。经典力学的叠加原理是让两列波相加，但是加的结果和原本两列波没有一分钱关系！而量子力学却不是，在量子力学里面，波相加的结果是：新的波可以是原来两列波中的任何一个，也可以同时是两列波。这个很抽象，用宏观现象类比就是，经典力学认为一个杯子要么处于地上要么处于桌子上，二者只能居其一；但是量子力学认为，杯子既可以在地上又可以同时在桌子上，二者可以兼得！

说了这么多都是关于量子力学的假设，那量子力学到底是什么？量子力学其实是基于微观粒子的波粒二象性的一种物理理论，它的研究对象是微观粒子极其组成的客观实体。因此，无论是宏观还是微观，都属于量子力学的研究范畴！这里面有一个名词：波粒二象性。什么是“波粒二象性”？它指的是，对于粒子和波来说，都是既具有波动性，又具有可局域化的粒子性。对于粒子来说，我们可以指着空间一点说，这一点有一个粒子，其附近空间里没有粒子；而波则不行，波是空间里面一种集体行为，不能说一个点上有波，其他点就没有波。但是，真实的粒子却兼具着两个性质。这才是量子力学神奇之处！我曾经讨论过如何理解“波粒二象性”，波粒二象性是不能按照经典力学的粒子和波的理解方式来理解的，也就是说，我们要放弃经典力学的粒子观和波动观，建立属于量子力学的波和粒子。也就是说，量子力学里面的粒子和波都是既有集体行为，也有局域性的。

量子力学是一个十分成功的理论，二十世纪 科技 革命，和量子力学的关系远远大于和相对论的关系。从核武器的研制成功，到半导体技术，随处可以看到量子力学的身影。可以说量子力学是一个无所不能的理论。化学、生物也都在量子力学建立以后和物理学相互融合——也可以说物理学开始吞并化学和生物了。

量子力学的基本假设是物理假设还是数学假设？请回答。

量子力学中最重要的理论基础就是量子力学五大基本假设了。
科学理论是从大量实践中总结出来的，再经过实践的检验，证明它符合客观的规律，这个理论才成立。从二十世纪初Planck提出量子概念，到随后的二十多年时间内，经过许多物理学家的共同努力，量子力学数学形式已基本完成。从理论体系上来讲，量子力学有两套不同的理论体系。
Heisenberg、Born及Dirac从物质的粒子图象出发，用代数的方法构筑矩阵力学
Einstein、de Broglie和Schrödinger从物质的波动图象出发，用偏微分方程形式建立波动力学
可以证明这两个理论体系是等价的：在数学上表现为两种力学体系运动方程的解等价；在物理上表现为这两种力学体系对相同实验现象所预测的定量结果是相同的。（由于Schrödinger等所用的偏微分方程比矩阵方法更简洁、更易掌握，故人们广泛地采用了波动力学。）
量子力学包含若干基本假设，从这些假设出发，可推导一些重要结论，用以解释和预测许多实验事实。经过近一个世纪实践的考验，说明作为量子力学理论基础的那些基本假设是正确的。

本文来自网络，不代表生活常识网立场，转载请注明出处：http://sdsy56.com/shenghuozixun/143922.html

上一篇: 林海音的书有哪些书名

下一篇: 如何去除氨水味道

声明： 我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本站部分文字与图片资源来自于网络，转载是出于传递更多信息之目的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们(管理员邮箱：15053971836@139.com)，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!