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第10章 不确定性原理[第1页/共4页]

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对于最简朴的原子――氢原子,这个模型给出了相称好的解释,这里只要一个电子环绕着原子核活动。但人们不清楚如何将其推行到更庞大的原子上去。并且,可答应轨道有限调集的思惟仿佛显得非常肆意。量子力学的新实际处理了这一困难。本来一个环绕核活动的电子可被以为一个波,其波长依靠于其速率。对于必然的轨道,轨道的长度对应于整数(而不是分数)倍电子的波长。对于这些轨道,每绕一圈波峰总在同一名置,以是波就相互叠加;这些轨道对应于玻尔的可答应的轨道。但是,对于那些长度不为波长整数倍的轨道,当电子环绕着活动时,每个波峰将终究被波谷抵消;这些轨道是不答应的。

操纵这些思惟,以详细的数学情势,能够相对直截了本地计算更庞大的原子乃至分子的答应轨道。分子是由一些原子因轨道上的电子环绕不止一个原子核活动而束缚在一起构成的。因为分子的布局,以及它们之间的反应构成了化学和生物的根本,除了受不肯定性道理限定以外,在原则上,量子力学答应我们预言环绕我们的几近统统东西。(但是,实际上对一个包含稍多电子的体系需求的计算如此之庞大,乃至于使我们做不到。)看来,爱因斯坦广义相对论制约了宇宙的大标准布局。它是所谓的典范实际;那就是说,它没有到考虑量子力学的不肯定性道理,而为了和其他实际分歧这是必须的。因为我们凡是经历到的引力场非常弱,以是这个实际并没导致和观察的偏离。但是,起初会商的奇点定理指出,起码在两种景象下引力场会变得非常强――黑洞和大爆炸。在如许强的场里,量子力学效应应当是非常首要的。是以,在某种意义上,典范广义相对论因为预言无穷大密度的点而预示了本身的垮台,正如同典范(也就是非量子)力学因为隐含着原子必须坍缩成无穷的密度,而预言本身的垮台一样。我们还没有一个完整的调和的同一广义相对论和量子力学的实际,但是我们已知这个实际所应有的一系列特性。在以下几章我们将描述这些对黑洞和大爆炸的效应。但是,现在我们先转去先容人类新近的尝试,他们试图将对天然界中其他力的了解归并成一个伶仃的同一的量子实际。

美国科学家理查德・费恩曼引入的所谓对汗青乞降(即途径积分)的体例是一个摹写波粒二象性的好体例。

换言之,你对粒子的位置测量得越精确,你对速率的测量就越不精确,反之亦然。海森伯指出,粒子位置的不肯定性乘以粒子质量再乘以速率的不肯定性不能小于一个肯定量,该肯定量称为普朗克常量。并且,这个极限既不依靠于测量粒子位置和速率的体例,也不依靠于粒子的种类。海森伯不肯定性道理是天下的一个根基的不成躲避的性子。

它们没有肯定的位置,而是被“抹平”成必然的概率漫衍。

这两束波就相互抵消,而不像人们预感的那样,叠加在一起构成更强的波。一个光干与的熟知例子是,番笕泡上常常能看到色彩。这是因为从构成泡的很薄的水膜的两边的光反射引发的。白光由统统分歧波长或色彩的光波构成,在从水膜一边反射返来的具有必然波长的波的波峰和从另一边反射的波谷相重应时,对应于此波长的色彩就不在反射光中呈现,以是反射光就显得五彩缤纷。

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