【MBA智库百科,死亡螺旋】这有点牵强!德布罗意给出了一个靠谱的解释,但.........(二阶段答案)那到底能不能从一个我们更好理解的实在出发,给出一个更加合理和自然的解释呢,有请官二代德布罗意出场 。(如上图,话说,好像有人说他的论文是一页纸的,实际情况应该是这样的,他在1924年的博士论文就是第一张图上标准厚的,第二张是他1923年发表在自然科学杂志上的,确实就是个豆腐块)德布罗意提出了著名的物质波概念,他在1924年的博士论文中的原话是:我们假定,任何运动物体都伴随着一个波动,而且不可能把物体的运动跟波的传播拆开 。
他的猜想在1927年由戴维逊和革末完成实验验证 。经过计算,重1g,速度为1厘米/每秒的灰尘其物质波波动为6.63*10的-29次方米 。所以这种效应在宏观尺度上是无法被观测到的,但!它却真实存在 。(如上图左)在此基础上,他用物质波的假设来解释电子为什么不会辐射能量的原因:因为电子的物质波在沿轨道传播时,其轨道周长正好等于物质波波长的整数波,形成了驻波 。
如上图,左边是轨道周长,右边为电子物质波波长的整数倍,这个公式够简单又清晰 。但是 。。。。我又要讲但是了:德布罗意的上述观点只能算是二阶段不完全答案 。它也有个问题:这个波到底是个什么?德布罗意物质波的概念提出来后,因为得到了电子干涉与衍射等实验的验证,包括波动力学的创始人薛定谔及德布罗意本人,都觉得电子的这种波是实实在在的物质波,具有同机械波类似的实际物质结构,但仔细分析后会发现,如果按照这种说法,电子的物质波包就会在传播的过程中发生扩散,打个形象的比方就是电子会变得越来越“胖”,这显然与实际情况不符合 。
玻恩、薛定谔给出了新的解释(三阶段.....)1925 年 11 月,薛定谔在阅读爱因斯坦关于玻色一爱因斯坦统计的论文时,得知德布罗意的博士论文,深有感触 。在一次研讨会上,德拜指出,既然粒子具有波动性,应该有一种能够正确描述这种量子性质的波动方程,薛定谔深受启发,创立了 薛定谔波动方程具体的公式如上图(看看就好)这是一个偏微分方程,等式的左右边是能量的微分形式,它描述了:粒子在三维保守力(前面讲过的)外力场中所具有的能量等于势能与动能之和的关系(此处埋坑,最后一段有重要作用),并以此为基础,导出波函数随时间演化的关系式 。
关于在这里被引入的波函数,也就是该方程的解,如上图,一开始,就连薛定谔自己搞不清它的物理意义(当然,直到现在,包括波函数的坍缩过程也没有一个绝对的标准答案),他认为波函数代表了分散的粒子 。不管怎样,我们从能看到的实在来说明:单电子双缝干涉实验(如上图),单个电子确实会与自己干涉,而表现出打中底板的随机性,但打在底板上时,它确实只是一个点,只有在经过大量的粒子打击后,从整体上表现出了波动性,这一思路很重要,相信你也很容易理解它 。
为此,玻恩提出了一种统计诠释观点:他认为德布罗意的物质波或者薛定谔波动方程中的波函数所描述的并不是实在的物质结构,只不过是刻画粒子在空间分布概率的概率波而已,换句话说,粒子在空间的某处出现的概率服从一定的统计规律,正是这种统计规律显现了粒子的波动性质 。虽然爱因斯坦、德布罗意、薛定谔都极力反对,但这种既承认波动性又不必割裂粒子的观点得到了实验的支撑和多数物理学家的认同,并使他获得了1954年的诺贝尔物理学奖 。
这次你重新提出问题并且自己找到答案(三阶段......答案)讲完这个概率波,对于文章标题提出的问题,可以给你一个三阶段的答案:那就是,这个问题本身问错了,按照概率波解释,电子不会有明确的运行轨道,而是如上图,是一团围绕在原子核周围的概率云 。当然,对于这幅由荷兰科研机构拍摄于2013年的图,需要注意的是,它并不是一张真正意义上的“实拍图”,因为严格来说,它并不是一个氢原子上电子真正的定格,众所周知,观测会破坏电子的波函数状态 。
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