薛定谔方程的物理意义 薛定谔方程
大家好,我是小典,我来为大家解答以上问题。薛定谔方程的物理意义,薛定谔方程,很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!
1、我尝试写一个说人话版本的解释吧,力争高中生水平可以理解,杜绝公式…以下仅是一个科普程度的,既啰嗦又低配的解释
2、首先一定要明确一个科学立场,即理论是为了解释并预测现实而服务的,不是为了自high的。实验结果是根本,如果理论和实际不符合,你需要改理论,而不是改实验数据。改数据,这叫学术作假…
3、这很重要,请牢记在心。
4、薛定谔方程,其实就是描述微观粒子的行为的一个定律,就这么简单。
5、那么薛定谔大佬为什么要拍脑袋,拍出这么一个看了就晕头转向的方程来?
6、直接原因,是因为微观粒子的运动规律不能用牛顿力学来描述。
7、回忆下牛顿力学三定律,第一定律讲的是,物体在不受力的情况下,保持静止或者匀速直线运动。非常遗憾,微观粒子表示不服。实验表明,电子和光子不受力时,既不静止,也不匀速直线运动。
8、更进一步,牛顿第二定律描述的是,物体受力时,力和加速度的关系。非常遗憾,电子和光子还是不遵守。
9、这就很尴尬了。这就说明牛顿力学是不完备的,是有bug的。哪怕牛顿大大再权威,解释了再多物理事实,预测了再多现象,这也改变不了牛顿力学只适用于宏观物体的局限性。
10、人们想要理解微观世界,利用微观世界,就必须掌握微观世界的规律。
11、最直接的,化学反应的本质就是电子重新排布的过程。要理解电子光谱,化学键,就必须理解原子轨道和分子轨道,就必须要有描述微观粒子的规律的定律才行。
12、说薛定谔方程是化学的理论基石也不为过。正如牛顿力学是工程学的基础一样。
13、好了,现在你手里,已经有了大量微观粒子运动的数据,这些粒子运动都不符合牛顿力学,你需要提出一个全新的理论,来解释这些实验事实。
14、你怎么做?猜呗。
15、薛定谔方程最早就是猜的。当然,不能乱猜,有技巧有套路的。很多种猜法都很精彩,详细参见其它答案或者教科书。下面以不含时薛定谔方程为例进行说明。
16、不含时薛定谔方程,简单来说,就是讲了一件事情
17、"粒子的动能加势能等于其总能量,且守恒"。
18、看到这里你心理可能忍不住会说一句mmp,这不是废话么?牛顿早讲了!没错,薛定谔大大就是这么觉得的,并由此出发开始猜的。宏观物体又是由微观粒子组成的,虽然运动规律不符合,但是能量规律也许符合呀。
19、假设动能加势能守恒的规律在微观世界也存在,按照德布罗意,波粒二象性的想法,把粒子写成复平面波函数,再对比经典力学动能和势能的概念,形式上引入动量算符和势能算符。
20、这就是你们看到的薛定谔方程了…
21、当然,猜不是本事,最重要的是,从这个方程出发,所有那些不符合牛顿力学的微观粒子的行为,都可以得到圆满解释了。那当然要被广泛运用啦。
22、薛定谔方程的局限性是什么?
23、最直接的一点是,他没有考虑速度。而很多微观粒子都是在接近光速运动,相对论效应不可以忽视。但是这些都是后话了。
本文到此讲解完毕了,希望对大家有帮助。