量子力学与物质波

【摘 要】量子力学作为20世纪最为成功的一项重要理论之一，物质波是作为量子力学得以建立到完成过程中的起着关键性作用的概念之一。本文将从量子力学与物质波的关系作出了分析与论证，量子力学的建立到物质波的认识这一过程渗透始终，量子力学的框架的完成得益于波函数，也就是粒子的波动性完成的，物质波的一个物理解释其实就是量子力学的含义，从而在分析的基础上对“量子物理论战”的观点的解决提供了现实的可能性。

【关键词】量子力学；物质波；波粒二象性；突破

一、量子力学

量子力学是描述微观粒子的波粒二象性的微观粒子运动规律的一门科学。核心内容就是微观粒子的运动，微观例子具有动量、质量与电荷，这些看似矛盾的性质被完美的统一于物质波的概念当中。自身的成功已经被无数的实验所确认与证实，内部的体系已经变得无懈可击，最有可能的突破就是统计解释，量子力学的主要任务就是描述物质波。因此，可以看到：物质波对量子力学的意义是不言而喻的。

二、量子力学与物质波

（一）量子力学的建立。1913年3月、6月，玻尔把量子力学概念引入到了原子的体系当中，这是在考察了氢光谱线的前提基础山，并且发表了《论原子核分子的组成》这样的分为三部分数论文作为论证，成功地对光谱中的氢以及类氢原子的建立，这就是量子论。但是这是一个经典理论不自洽的理论概念的建立，随着1925年的海森伯又沿着玻尔的足迹《关于运动学和力学的关系的量子论的新解释》奠定了矩阵力学与数学表述体系的基础；1926年《量子化的本征值的问题》4篇论文的物质波的波动力学，通过了光学与力学的类比，真正意义上量子力学的数学体系的完整表述有赖于海森伯与波恩和1928年狄拉克的共同理论结合的基础上基本建立起来，直到普朗克、爱因斯坦等人关于能量量子力学的阐释与实验的证实，量子力学量子化的工作是鱼物质波没有直接联系，确实为物质波与量子力学的建立真正建立做了充分的依据，完全建立起来。

（二）量子力学的体系。物质波的概念对于量子力学是纽带额作用，深化了量子力学的观念对于量子化推广到所有物质，又使得波动力学的出发点中我们对世界的物质有了新的认识，物质波的概念提出以后，就需要一个成体系的描述的概念的建立与确定。量子力学与物质波绝不是简单意义上的实物波包，值得注意的是一个体系的解释的哥本哈根的解释，为了得到令人信服的“EPR悖论”和“薛定谔猫”向哥本哈根最终发起了强有力的质问。量子力学现行体系不仅仅是一个“完备的”理论，而且就成为了唯一的理论。换句话说，量子力学的现行体系已经规定了我们的知识的限度，更规定了我们探求理解的限度的确定性关系决定，而且也是我们知识本性的“不允许的”，这样的系统的特定力学量的取值也不能说具有任何的确定的特定粒子的动量或者位置。

（三）量子力学的含义与物质波。量子力学与物质波看似矛盾却被统一于物质波的概念中，虽然内部变得无懈可击的系统：但是有所突破的只能从外部，从它的假设入手去描述物质波与量子力学的关系与概念。1905年，爱因斯坦总结的光电效应是以靳納的光是粒子这个为依据，注意到辐射在发射和吸收式在普朗克的基础上表现的粒子性，《关于光的产生和转化所表现的粒子性》提出了量子假说，能量在和物质相互作用时，其实不是连续的而是集中在光量上的能量，主要的物理概念是与现实相符合的，验证了辐射量子确实为物质波提出奠定了很好的理论基础与启示，在康普顿的“X射线在轻元素上的散射的量子理论”也写到关于量子力学与物质波的描述：辐射量子力学即是带有能量与定向的动量。

三、量子力学的可能的解决途径与突破

关于量子力学争论中，概念解释的引入是最为核心的争论问题，这就是由于微观粒子，也就是波粒二象性的解释引发。“真实”的定义是什么？这是第一个问题，不免有许多哲学性的味道在其中；“波函数坍缩”的描述是第二个问题，但是关键在于这个问题只能在实验方面给予确定性的回答，因为这样的话，第一个问题也就不难回答了，是不能同时测量出波动性与粒子性的状态，找出了波函数坍缩的条件，以及微观粒子的测量，才能完整给出坍缩的数学理论，微观粒子的完备描述才有可能完成。光的粒子的检测过程中，仪器的时空分辨率足够高，检测器对光的响应也是发生在短促的时间间隔，接受的也是一个个微小的空间的离散的电脉冲信号或者途径迹象，既然是光子的联想到的电子波动性，那么光子对于电子粒子性的体现也是相互作用中：作用能量的高低就是波动性的高低明显的体现，“真实”的仅仅是能量，其他的性质就是能量的表现形式，自由电子与云室中的电子，还有一种就是存在违反了侠义相对论的来探测到的相互作用，这就需要函数坍缩超光速更好的实验的确认，量子力学仍然是有众多反面的看法存在，仍然是要用来分析和综合物理经验，以及修改量子力学的某些观念的可靠的要求，而不是某种固化的先验的思辨意识，必须依靠全新的物理经验的认识，这样才能保证量子力学的适用范围更广，探索的信念与思辨理念更加具有图像的可靠要求，量子力学与物质波的概念解释更好地认识与理解，量子力学的适用范围能走得更远。

四、结束语

20世纪初期，量子力学的建立是对经典物理的革命性建立的一种突破，这里面最重要的最难突破的当属概念就是物质波，它无可厚非的是贯穿了量子力学的始终。物质波的概念与量子力学深化了量子化的观念，导致了量子化力学的诞生，我们看到可量子化力学的体系的建立仅仅围绕着物质波的概念的提出，波函数随着时间的变化为变化，量子力学的研究任务“量子跃升”，不仅仅让我们对于物质的性质有了崭新的认识，对未来的物理的解释也找到了新的突破口。因此，在我们看来的物质波的概念的同时，物质波的发展一定意义上决定了量子力学的发展，对于我们以后的学习与运用量子力学都有巨大的帮助与启示作用。

【参考文献】

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