量子力学的应用有哪些?
在许多现代技术装备中,量子物理学的效应起了重要的作用。从激光、电子显微镜、原子钟到核磁共振的医学图像显示装置,都关键地依靠了量子力学的原理和效应。
对半导体的研究导致了二极管和三极管的发明,最后为现代的电子工业铺平了道路。在核武器的发明过程中,量子力学的概念也起了一个关键的作用。
在上述这些发明创造中,量子力学的概念和数学描述,往往很少直接起了一个作用,而是固体物理学、化学、材料科学或者核物理学的概念和规则,起了主要作用,在所有这些学科中,量子力学均是其基础。
这些学科的基本理论,全部是建立在量子力学之上的。以下仅能列举出一些最显著的量子力学的应用,而且,这些列出的例子,肯定也非常不完全。
量子力学的基本原理
量子力学基本的数学框架建立于:量子态的描述和统计诠释、运动方程、观测物理量之间的对应规则、测量公设、全同粒子公设的基础上。
在量子力学中,一个物理体系的状态由状态函数表示,状态函数的任意线性叠加仍然代表体系的一种可能状态。
状态随时间的变化遵循一个线性微分方程,该方程预言体系的行为,物理量由满足一定条件的、代表某种运算的算符表示;测量处于某一状态的物理体系的某一物理量的操作,对应于代表该量的算符对其状态函数的作用。
测量的可能取值由该算符的本征方程决定,测量的期望值由一个包含该算符的积分方程计算。 (一般而言,量子力学并不对一次观测确定地预言一个单独的结果。
2024-10-17 广告