量子十问之四 “薛定谔猫”为什么会自然死亡?

<正>凡是学习《量子力学》的学生,都必须学会求解薛定谔方程,人类一百多年来也一直在求解各种各样的薛定谔方程,并开发出激光、半导体、核能等新技术,造福人类近一个世纪。薛定谔正是因为在创建量子力学时所作的巨大贡献荣获了诺贝尔物理学奖。但其后来     

从量子电动力学的创立历史看物理学思维的特色和价值

<正>物理学是在人类的技术、语言和思维的极限之处的极限运动。——作者人们常说20世纪有两大成功的物理理论,即相对论和量子力学,而量子场论是狭义相对论和量子力学结合的产物。虽说这样一个简单的说法大体上是没错的,量子电动力学作为第一个量子场论理论确实是作为狭义相对论和量子力学结合的产物而诞生的,但是这个简单的说法并不足以揭示量子场论所具有的巨大价值和魅力,反而好像是说可以由相对论和量子力学的原理自然地导出量子场论。     

思维与量子力学

<正>意识是什么?意识来自何方?这个长久以来困扰人们的问题目前科学正努力利用量子力学揭开其面纱。量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学理论,意识与量子力学之间是否存在着某种特定的联系?科学家推测意识可能源自量子力学,认为当前我们需要用量子理论才能了解大脑的活动机制。用量子理论来解释意识,这听着似是很荒谬,为了验证     

理论物理所专题讲座(Colloquium)简况

 第三次理论物理所专题讲座由中国科学院学部委员、理论所研究员何祚庥先生作了题为《量子力学测量问题和非各态历经(Nonergodic)统计系统》的报告.内容摘要如下:一、测量定理是量子力学基本原理中不可缺少的独立的基本原理量子力学的测量假说就是量子力学体系在经历测量后,要跃迁到相应的算符的本征态或者由所谓纯粹状态转化为混合状态.但不能以量子力学的其它基本原理“推导”出来,必须独立地引入量子力学体系以内.而且,量子力学如果缺少了这一假说,那么在逻辑上很难成为自相封闭的系统.     

观看量子现象

<正>美国科学家观察到在一宏观客体中的量子现象.这一宏观客体大得可以用肉眼看到.那是一个形如薄片的大约6.25 mm×6.25 mm的机械共振器,它包含有大约1012个原子.在Santa Barbara的California大学(UCSB)工作的Andrew Cleland等,为演示量子力学同样适用于宏观客体,所利用的是量子力学的一个基本原理:一客体可同时处于两种状态.     

工科量子力学学习中的常用数学工具

数学是学习量子力学必不可少的工具,本文主要介绍了工科学生在学习量子力学过程中常要用到的数学工具,为学习该课程的工科学生提供查阅和使用的便利.由于本课程是基础教程,本文主要方便工科学生查阅使用和更好地学习量子力学,对书中涉及的数学知识未进行详尽展开介绍.     

探秘量子世界——中国科学院物理研究所“量子计算机”主题讨论侧记

<正>没有人真正理解量子力学。——理查德·费恩曼2019年1月28日晚,由科技部引进国外智力管理司、中国科学院科学传播局、北京科学技术委员会支持,中国科学院物理研究所承办的第34期科学咖啡馆活动在物理所M楼咖啡厅举行。科技部引进国外智力管理司邱成利处长主持活动。     

蒙特卡罗哈密顿新方案及其检验

蒙特卡罗哈密顿方法(MCH)是研究量子理论的数值模拟新方法, 其优点是可求出超出基态的能谱和波函数. 旧MCH方案需要自由粒子的信息, 较难推广应用于格点规范理论. 本文提出克服这个困难的新方案. 首先介绍这一方案的思想, 并以1维量子力学模型V(x)=μ²x²+λx⁴(其中μ²< 0,λ>0)为例说明实现这一新方案的具体计算步骤和方法.     

量子力学的路径积分表述

由 Schrodinger和 Heisenberg 等人建立的量子力学已为广大读者所熟悉,以下我们把他们表述的量子力学称为量子力学的通常表述.量子力学除了通常表述之外,还有一种与之等价的不同的表述,这种表述是由Feynman从Dirac 在1933年的一篇论文中得到启示而发展起来的.Feynman的表述基于     

清华大学物理系“量子力学”慕课上线开讲

<正>由清华大学物理系教师主讲的清华大学"量子力学"慕课(MOOC)课程于2015年9月18日正式上线开讲.课程的制作和维护团队如下:主讲老师徐湛、徐喆、吕嵘,PPT课件制作老师任乃敬,助教博士生冯博豪、王冲、曾琦波.视频的拍摄和剪辑工作委托校外公司完成.刚开课时的选课人数接近900人,课程进行到第5周时选课人数已经增加到1900余人.     

无限深势阱中单粒子的泡利处理

Pauli在处理无限深势阱中的单粒子时,要求粒子具有经典力学的能量动量关系E=p²/2m,而且混用了定波和定态的概念,这说明Pauli更多地用到的是半经典量子论而不是量子力学,他所得到的动量分布函数是半经典理论的结果,只有在大量子数极限下才与量子力学的结果趋于一致.     

角动量量子数l的升降算符和球谐函数的生成

1999年喀兴林先生在<高等量子力学>一书中首次提出角动量量子数l的升降算符,这个算符其实是一秩不可约张量算符的一个简单实现.当给定一个磁量子数m,降算符能给出最小量子数l的状态,进而得到全部球谐函数的最低态|0,0>.而通过升降算符的恰当组合,作用在这个最低态上就可以生成任意球谐函数|lm>.     

工科专业的量子力学教学方法探索

主要从量子力学发展史,量子力学概念,多媒体技术运用,以及针对工科专业的实际应用4个方面,对工科专业的量子力学教学方法进行了探索,激发学生学习量子力学的兴趣,提高教学质量.     

蒙特卡罗等效哈密顿量的1+1维检验

用最近发展起来的蒙特卡罗等效哈密顿量新方法,研究了与量子场论中Φ4模型相似的1+1维量子力学系统V(x)=μ²x²+λx⁴(其中μ²<0,λ>0)的低能物理特性.计算了能谱、波函数以及热力学可观察量.获得良好的结果,表明这种新方法有希望推广到多自由度系统和格点规范场论.     

铁基纳米晶合金的介观阻抗率及应用

提出了铁基纳米晶合金介观阻抗率的物理概念，用Maxwell方程组求得其计算公式ρ=-μ{A}/{t}/Δ×H，该式表明铁基纳米晶合金的介观阻抗率与材料内部的介观磁场强度H、介观磁矢势A和介观磁导率μ有关，磁矢势A是由介观结构引起的量子力学效应，是由合金的微观结构决定的.这个理论很好地解释了铁基纳米晶粉末、粉芯     

量子力学虚拟实验的MATLAB演示

量子力学是一门较抽象的科学.为了更直观、形象地展示量子力学中的一些物理原理和实验现象,本文利用MAT-LAB软件搭建了一个量子力学的虚拟演示平台,可以生动地演示电子双缝衍射、量子隧穿效应、氢原子电子云和斯塔克效应等现象.通过相关物理参数的输入以及物理现象的演示,可以使学生在量子力学的学习中获得更直观的教学感受.     

关于形变壳组态方法在过渡核及中重核的应用

采用角动量投影的形变壳组态方法是建立在量子力学框架上的一种微观理论.本文将此方法应用到¹⁴⁷Pm,⁵⁶Fe,⁵⁶Co,⁵⁶Mn等核,根据理论计算和实验结果的比较讨论了此方法的潜力.     

中国空间站高能宇宙辐射探测设施HERD

<正>过去的一个世纪人类对自然的认识发生了深刻的变化,相对论和量子力学建立起来并成为描述物质运动的最基本的物理规律。随着技术手段的飞速进步,人类对组成物质的基本粒子的研究以及对宏观宇宙的观测都取得了重大的进展,发现在最小的微观尺度和目前人类观测到的最大尺度上相对论和量子力学都仍然成立,     

类比、记忆、做题、总结——谈量子力学的一点学习体会

 众所周知,在大学物理学习中,四大力学可谓是重中之重。而论重要性,首推量子力学。经过一个学期的学习,我较好地掌握了量子力学,也总结出了一些学习方法,对很多问题有了较为深刻的理解,下面就自己的学习经过谈一点看法,希望给大家一点启发,与大家共同进步。     

量子力学波函数模方的实验测定

实验上测定量子力学波函数模方问题是新近兴起的一个前沿课题,也是量子力学发展过程中值得赞赏的一个新进展,从现有的情况看,在原子分子层次内,这种实验是相当成功的;在原子核层次内,这种实验也基本上是成功的.预计,这一研究将极大地促进量子力学的发展,产生量子力学的一个新分支:实验量子力学,本文对实验测定量子力学波函数模方的原理、方法和进展作了简要的介绍.