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束缚在一点上的粒子速度无限大吗? 《张朝阳的物理课》验证不确定性关系

时间:2024-05-19 16:06:41 科技赋能

求解薛定谔方程的数学技巧中隐藏着哪些物理原理?为什么紧密结合在一个点上的粒子会立即分散?真正的高斯波包如何能够自由演化? 3月12日12点,《张朝阳的物理课》第一集上线。

搜狐创始人、董事局主席和CEO张朝阳坐在搜狐视频直播间。

他首先带领大家回顾了如何将虚数引入方程来描述量子世界,然后解释了与设计的数学方法相对应的物理思想,自然引入了动量空间和坐标空间的概念。

分别研究两个空间中狄拉克δ波包和高斯波包的演化,可以为狄拉克δ波包的均匀色散提供合理的解释,并验证两个波包的演化都满足量子力学的不确定性。

性原则。

张朝阳首先在之前的直播课上为网友回顾了虚参数高斯积分的推导过程。

引入虚数后,我们得到了对量子世界的正确描述,但在具体计算中,高斯积分的结果需要重新证明。

张朝阳提醒,利用复数与复平面上向量的对应关系,可以将积分计算转化为几何问题,进而推导出高斯积分公式。

紧接着,张朝阳继续上一堂课对狄拉克δ波包的计算分析,指出由于克服了量子力学的不确定性原理,紧密束缚在坐标空间中一点的微观粒子是均匀分布的。

分散式。

也就是说,粒子动量的值是任意的,甚至包括正无穷大和负无穷大。

因此,在开始进化之后,在任何一个短暂的瞬间,粒子都可能跑到世界的任何一个角落,甚至无限远。

这是因为薛定谔在提出方程时并没有脱离牛顿力学的框架,根本没有考虑任何相对论效应。

因此,它忽略了我们现在熟知的最大光速原理,该理论存在本质缺陷。

姚指出,考虑将粒子束缚在一点上并不是一个现实的物理模型。

为了更好地理解量子力学中的演化现象和不确定性原理,他用同样的方法分析了高斯波包的演化。

可以发现,这类粒子无论是在坐标空间还是动量空间都呈现出高斯分布,且分布的展宽满足量子力学的不确定性原理。

在初始时刻,粒子的状态使得不确定性关系相等,并且这种状态达到了大自然允许我们准备和测量的最高精度。

此后,粒子在坐标空间中逐渐向外分散,动量与坐标分布展宽的乘积将随着时间逐渐增大。

截至目前,《张朝阳的物理课》已直播百余场,内容丰富、覆盖面广。

理论公式由浅入深,传统与简单相结合。

自去年11月开办第一堂物理直播课以来,他首先从经典物理入手,普及牛顿运动定律。

随后他从经典物理学的“两朵乌云”开始,过渡到现代物理学,讨论了黑体辐射。

维恩公式、普朗克公式等理论知识。

此后,他逐渐进入量子力学领域,从薛定谔方程等基础理论内容,到氢原子的波函数,再到气体定体积比热的温度阶梯,沿途解释了热力学定律。

道路。

然后我们回到经典物理学,推导出飞船的轨迹,估计太阳的结构和性质以及中子星的自转速度,然后解释陀螺仪的进动,计算月球的潮汐高度。

随后他开始引入狭义相对论的四维语言,并逐渐过渡到电磁学。

《张朝阳的物理课》的直播风格独特:以计算物理为特色,重点介绍日常现象,通过一步一步的详细计算和硬核推导来了解自然的基本规律。

据了解,《张朝阳的物理课》将于每周五、周日中午12点在搜狐视频直播。

网友可在搜狐视频“关注直播”中搜索“张朝阳”观看直播及往期完整视频回放;关注“张朝阳《物理课程》账号,查看课程中的“知识点”短视频;此外,您还可以在搜狐新闻APP的“搜狐科技”账号上阅读每门物理课程的详细文章。

除了《张朝阳的物理课》之外,在直播方面,搜狐视频正在持续打造知识直播平台,邀请各个科学领域的领军主播直播科普知识,在《科学奇缘》公开课中,孙亚菲主讲。

清华大学化学博士、化学工程师、科普作家,带你探索“中国介质探测器的物质秘密”中科院国家授时中心副研究员、青年委员;中国科学院促进会国际天文学会会员陈江教你《古人如何精确计算重要节日的时间》天文科普播客、科普队长联手创始人韦超博讲解《月球对人类的意义”;北京师范大学系统科学学院副教授、博士生导师崔晓华分享《天体如何改变轨道》……未来,更多知识主播将加入搜狐视频,一起玩转科学,探索不同领域。