(1)--1.1 量子力学绪论 量子力学.ppt

量子力学绪论

量子力学课程的重要性和学习量子力学注意的问题

;同学们好，在学习量子力学之初，我们首先介绍一下学习量子力学的重要性，和在量子力学学习中需要注意的问题。

量子力学主要是反映微观世界运动规律的科学，这里的微观世界是指原子和亚原子世界，;如：分子、原子、电子等；特殊条件下发生的宏观量子效应，如：极低温下的超导、超流、玻色爱因斯坦凝聚等现象，也属于量子力学的研究范畴。;;量子力学在整个物理学知识体系中占据重要的地位，量子力学和相对论是近代物理学的两大支柱，也是现代物质文明的两大支柱。;量子力学理论确立近一个世纪以来，取得了重要的成就，量子力学深入应用到物理学各分支学科，包括固体物理学、粒子物理学、低温物理、介观物理、天体物理、材料科学，也催生了一批重要的交叉学科包量子信息科学、量子化学和量子生物学等等。;;量子理论从诞生、发展到应用100余年来，可谓硕果累累，但他还远非一个成熟的理论，量子力学仍在蓬勃发展。首先对量子力学基本概念和原理的理解及物理图像的认识一直存在激烈的争论，量子非定域性问题，量子退相干机制问题，量子测量问题等重要的基本问题尚未达成共识。;近年来，随着量子技术的发展，量子力学基本概念和原理的争论，已从思辩性讨论转向实证性研究，一系列实验成果将有助于人们重新理解量子力学的基本概念和原理。并且一系列新的量子现象也不断被发现，例如近年来发现的量子Hall效应、高温超导现象、Bose-Einstein凝聚等现象，其相关的应用技术也正在迅速开展。;量子力学理论体系蕴含着丰富的思想和研究方法。量子力学的建立是一大批精英科学家共同努力的结果，其中有十多位获得了诺贝尔物理学奖，;量子力学大师波恩曾说：“与其说我发表的工作里包含了一个自然现象的发现，倒不如说是那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。”

;量子力学对于培养我们的创新性思维具有重要的意义。一般认为，批判性思维能力的培养是提升创造力的一个重要因素。量子力学理论的建立就是在突破传统理论和传统观念的束缚下，??胆进行创新的结果。1900年，普朗克为解释黑体辐射实验结果，突破经典物理学中连续的概念，提出量子假说；;1905年，爱因斯坦为解释光电效应，突破根深蒂固的光的波动学说，而提出光量子假说;1924年，德布罗意大胆提出了物质波的假说，认为一切物质都具有波粒二象性，这一假说使人们对物质世界的认识，突破了多少年来形成的传统，产生了质的飞跃。;在这个假说的基础上，薛定谔建立了薛定谔方程。纵观量子力学的建立过程，我们可以感受到量子物理学家先辈们这种敢于突破已有理论框框的创新精神。;量子力学有助于培养我们的质疑精神和反直觉思维。量子理论主要是描述微观世界的理论，从我们日常生活经验来看，量子现象和理论怪诞不经，微观粒子怎么会同时处在两个位置的叠加状态上，对于两个纠缠的粒子，无论相隔多远，对一个粒子的测量怎么会瞬时影响另一个粒子的状态，这些奇怪的现象在经典力学看来都是不可思议，但确实是量子世界真实发生的。;著名经济学家钱颖一教授在题为《人的创造力从哪里来》的演讲中，提到了可回收火箭发明者马斯克的“反直觉思维”：马斯克从量子力学中受到了启发，他发现量子层面的物理规律与我们在宏观层面的物理学直觉往往相反，但却是正确的。所以他领悟到，不能跟着在通常世界中形成的直觉走。;量子力学有助于训练我们大胆猜想，小心求证的科学方法。量子力学的理论框架基于5个重要的假说:微观体系的运动状态用波函数表示;量子态满足态叠加原理；微观体系运动状态的变化遵循薛定谔方程；力学量用算符来表示，以及全同粒子的假说。这些假说是物理学家根据对实验事实的思考，而大胆提出的猜想，但并不能由此断定它的正确性，它的正确性还必须由实验来验证。;应用量子力学理论来求解的一系列实际问题，例如氢原子问题、势垒贯穿问题、碱金属原子问题等，所得的理论结果均分别被氢原子光谱、α衰变、碱金属原子的光谱等大量实验事实所证实。

量子力学可谓有历史渊源、有现代前沿；有丰富的思想内涵、有重要的技术应用。;通过学习量子力学，不仅使我们学习到重要的物理学基本规律，而且可以进一步学习和领会物理学的科学思维方法，对提高我们科学素养和思维水平大有裨益。

;量子力学学习需要注意的事情：

（1）量子力学相比经典力学，一些最基本的物理概念发生了根本性的变化，如果用经典的物理观念去理解存在量子效应的物理事件，就会发现许许多多根本无法克服的困难。这也导致了大家学习量子力学的困惑，大家在量子力学学习中应抛弃过去学习物理学所形成的一些成见。

;量子力学理论创立的领袖人物波尔曾说过，“任何一个人不被量子理论感到震惊的话，他就不懂量子力学。”

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