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量子力学的五个基本原理,量子力学的四个基本原理是什么

admin admin 发表于2024-02-21 17:44:30 浏览18 评论0

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本文目录一览:

量子力学有哪几个基本原理?

1、不确定性原理
即观察者不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子位置的总是以一定的概率存在某一个不同的地方,而对未知状态系统的每一次测量都必将改变系统原来的状态。也就是说,测量后的微粒相比于测量之前,必然会产生变化。
2、量子不可克隆
量子不可克隆原理,即一个未知的量子态不能被完全地克隆。在量子力学中,不存在这样一个物理过程:实现对一个未知量子态的精确复制,使得每个复制态与初始量子态完全相同。
3、量子不可区分
量子不可区分原理,即不可能同时精确测量两个非正交量子态。事实上,由于非正交量子态具有不可区分性,无论采用任何测量方法,测量结果的都会有错误。
4、量子态叠加性
量子状态可以叠加,因此量子信息也是可以叠加的。这是量子计算中的可以实现并行性的重要基础,即可以同时输入和操作个量子比特的叠加态。
5、量子态纠缠性
两个及以上的量子在特定的(温度、磁场)环境下可以处于较稳定的量子纠缠状态,基于这种纠缠,某个粒子的作用将会瞬时地影响另一个粒子。爱因斯坦称其为“幽灵般的超距作用”。
6、量子态相干性
量子力学中微观粒子间的相互叠加作用能产生类似经典力学中光的干涉现象。
扩展资料:量子力学问题:
按动力学意义上说,量子力学的运动方程是,当体系的某一时刻的状态被知道时,可以根据运动方程预言它的未来和过去任意时刻的状态。
量子力学的预言和经典物理学运动方程(质点运动方程和波动方程)的预言在性质上是不同的。在经典物理学理论中,对一个体系的测量不会改变它的状态,它只有一种变化,并按运动方程演进。因此,运动方程对决定体系状态的力学量可以作出确定的预言。
量子力学可以算作是被验证的最严密的物理理论之一了。至今为止,所有的实验数据均无法推翻量子力学。大多数物理学家认为,它“几乎”在所有情况下,正确地描写能量和物质的物理性质。
参考资料来源:百度百科 -量子力学

量子力学的四个基本原理是什么

1.状态由波函数表示。
2.波函数的运动方式(一般假设其符合薛定谔方程)
3.力学量对应相应算符
4.本征波函数完备及力学量的取值
5.全同性原理
与楼上回答对应:
1
2
3不确定性原理
4波粒二象性
5泡利不相容原理
量子芝诺效应是量子力学的一个基本原理
具体说是五个,有以下所示:
1.描写微观体系状态的数学量是 Hilbert 空间中的矢量,只相差一个复数因子的两个矢量,描写同一个物理状态。
2.(1) 描写微观体系物理量(可观测量)的是 Hilbert 空间内的 Hermitian 算符,如 A ;
(2) 物理量所能取的值 ai 是相应算符 A 的本征值;
(3) 一个任意态 |Ψ> 总可以用 A 的归一化本征态展开如下:
|Ψ> = ∑iCi|ai>
而物理量 A 在 |Ψ> 出现的几率与 |Ci|2 成正比(Born 统计解释)。
3.一个微观粒子在直角坐标下的位置算符 xm 与相应之正则动量算符 pm 有如下对易关系:
[xm,xn] = 0
[pm,pn] = 0
[xm,pn] = ihδmn
而不同粒子间的所有上述算符均可相互对易。
4.在 Schodinger 图景中,微观体系态矢量 |Ψ(t)> 随时间变化的规律由 Schodinger 方程给出:
ih ?
?t|Ψ(t)> = H|Ψ(t)>
与此相对应,在 Heisenberg 图景中,一个 Hermitian 算符 AH(t) 的运动规律由 Heisenberg 方程给出(假定AS 不显含时间):
d
dt AH(t) = 1
ih[ AH,H]
5.一个包含多个全同粒子的体系,在 Hilbert 空间中的态矢量对于任何一对粒子的交换是对称的(交换前后完全不变)或反对称(交换前后相差一个负号)。服从前者的粒子称为玻色子(boson),服从后者的粒子称为费米子(fermion)。

量子力学的基本原理是什么?怎么应用?

量子芝诺效应是量子力学的一个基本原理
量子力学的基本原理就是量子论,即微观世界物理量(运动,能量等)的不连续性。还有普朗克常量,玻尔原子模型,互补原理,或波粒二象性,不确定性理论,概率论,不相容原理等。
平行宇宙我认为是建立在广义相对论上的。因为广义相对论第一次把时空二维化,而平行宇宙用二维时空观更好理解。而且平行宇宙解释了暗物质,怎么看都是宏观的,不会用在量子力学上吧。量子力学有一个很重要的预言,就是为后来的弦理论,超弦论,M理论,超对称等TOE(大统一理论)奠定了基础。一开始的弦论就是研究量子中的量子强核力时偶遇的。量子力学的应用有核弹,粒子对撞击等。
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量子力学的基本理论

量子力学的基本理论如下:
1、波粒二象性:
量子力学中最基本的概念之一是波粒二象性。在经典物理学中,物质被认为是由粒子组成的,而在量子力学中,物质既可以表现出粒子性质,也可以表现出波动性质。这意味着物质既可以像粒子一样存在,又可以像波一样传播。
2、不确定性原理:
不确定性原理是量子力学中最著名的原理之一。它描述了在测量粒子的位置和动量时,我们无法同时知道这两个量的精确值,这是因为测量位置会干扰粒子的动量,而测量动量会干扰粒子的位置,这个原理表明,在量子力学中,我们无法精确地预测粒子的运动轨迹。
3、算符和本征值:
在量子力学中,物理量被表示为算符。算符作用在波函数上,得到一个数值,这个数值称为本征值,本征值描述了物理量的取值,而算符描述了如何测量这个物理量,这个概念在量子力学中非常重要,因为它允许我们通过测量本征值来确定物理量的取值。
4、纠缠:
纠缠是量子力学中一种非常奇特的现象。它描述了两个或多个粒子之间的关系,这些粒子之间的关系是无论它们之间有多远都会发生的,当两个粒子纠缠在一起时,它们的状态是相互依存的,这意味着改变一个粒子的状态会影响到另一个粒子的状态。
5、波函数坍缩:
在量子力学中,波函数描述了粒子的状态。当我们对粒子进行测量时,波函数会坍缩,这意味着粒子的状态会变成我们测量到的状态,这个过程是量子力学中非常重要的,因为它描述了我们如何从量子系统中获取信息。
量子力学是一种描述微观世界的物理学理论,它是20世纪最重要的科学发现之一,量子力学基本原理是该理论的基础,它们描述了在微观尺度下粒子的行为和性质。

量子学是什么原理

量子学是描述微观粒子行为的物理学原理,基于量子力学理论。
拓展知识:
1、量子学的起源和基本原理:
量子学是20世纪初建立起来的一门物理学理论,用于描述微观粒子的行为。它基于量子力学的基本原理,主要包括波粒二象性、量子态叠加、不确定性原理等。
2、波粒二象性和双缝干涉实验:
波粒二象性是量子力学的重要概念,指的是微观粒子既具有粒子的离散特性,也具有波动的连续特性。双缝干涉实验是展示波粒二象性的经典实验,粒子发生干涉的现象显示出粒子也具有波动性质。
3、波函数和量子态叠加:
波函数是量子力学中描述量子态的数学函数,它包含了粒子的位置、动量等信息。量子态叠加是指量子系统可以同时处于多个可能的状态,通过叠加形成一个新的量子态。量子态叠加的结果是在测量时以一定概率获得不同的测量结果。
4、不确定性原理与测量:
不确定性原理是由海森堡提出的,指出对于一对共轭变量(如位置和动量),无法同时准确确定其具体数值。量子学认为,对于测量结果的不确定性是系统固有的,与观测者的测量方法和精度有关。
5、物质粒子的量子行为:
量子学还研究了物质粒子的量子行为,包括原子、分子、电子等的量子力学描述。通过量子力学的计算方法,可以精确地描述物种的能级结构、能量转移和辐射现象等。
6、量子纠缠和量子计算:
量子纠缠是指在某些量子系统中,两个或多个粒子之间存在一种特殊的相互关系,即使空间上相隔很远,也会呈现出非常奇特的纠缠行为,如EPR纠缠。量子计算是利用量子力学的特性进行计算,具有在某些问题上超越传统计算机的潜力。
7、应用领域和挑战:
量子学的应用领域包括量子通信、量子密码学、量子计算等,这些领域都依赖于量子力学的原理。然而,量子学也面临着一些挑战,包括对量子纠缠的理解、量子信息的传递和隐形性质等问题。

量子力学解释

量子力学是研究微观领域中粒子行为的物理学理论。
它提出了一种描述微观对象的数学框架,通过波函数来描述粒子的性质和行为。量子力学的基本原理包括:
波粒二象性:量子力学认为粒子既可以表现为粒子,也可以表现为波动。这意味着在一些实验条件下,粒子的行为更像是波动,而在另一些条件下,表现出粒子的特性。
不确定性原理:不确定性原理指出,在量子体系中无法同时准确确定粒子的位置和动量。粒子性质的测量结果存在一定的不确定性,并且测量本身会对粒子状态造成干扰。
波函数:波函数是量子力学中描述粒子状态的数学函数。通过波函数,我们可以计算粒子的概率分布和可能的测量结果。波函数的演化遵循薛定谔方程,描述了随时间变化的波函数行为。
超位置效应:量子力学中存在一种现象,粒子可以处于多个可能的状态之间,直到被测量或观察到。这被称为叠加态或超位置。当系统被观测或测量时,它将坍缩到一种确定的状态。
量子力学在各个领域的应用
量子计算:量子力学的一项重要应用是量子计算。量子计算利用量子比特(qubits)的叠加和纠缠特性来进行信息处理和计算,能够在某些情况下实现并行计算和更高效的算法。例如,量子计算在因子分解、优化问题和模拟量子系统等领域具有潜在的应用。
量子通信:量子力学为通信领域带来了量子通信的概念。量子通信利用量子比特的纠缠性质实现安全的通信密钥分发和量子密码学。量子通信可以提供更高的信息传输安全性,防止信息被非法窃取或窃听。
量子传感器:量子力学在传感器领域也有广泛应用。利用量子纠缠和干涉效应,量子传感器可以实现高精度的测量,例如重力、磁场、时间和加速度等。这些传感器在导航、地质勘探、医学影像学和无线电技术等领域具有重要作用。
量子化学:量子力学在化学领域中也扮演着重要的角色。通过量子力学计算方法,可以研究和预测分子的电子结构、化学反应和化学性质。量子化学对于药物设计、催化剂设计和材料科学等领域的研究具有重要意义。

量子力学基本原理是什么?

量子芝诺效应是量子力学的一个基本原理
量子力学的基本原理包括量子态的概念,运动方程、理论概念和观测物理量之间的对应规则和物理原理。
量子力学为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。
扩展资料:
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。

量子力学的基本原理

五大基本原理:
1.描写微观体系状态的数学量是 Hilbert 空间中的矢量,只相差一个复数因子的两个矢量,描写同一个物理状态。
2.(1) 描写微观体系物理量(可观测量)的是 Hilbert 空间内的 Hermitian 算符,如 A ;
(2) 物理量所能取的值 ai 是相应算符 A 的本征值;
(3) 一个任意态 |Ψ> 总可以用 A 的归一化本征态展开如下:
|Ψ> = ∑iCi|ai>
而物理量 A 在 |Ψ> 出现的几率与 |Ci|2 成正比(Born 统计解释)。
3.一个微观粒子在直角坐标下的位置算符 xm 与相应之正则动量算符 pm 有如下对易关系:
[xm,xn] = 0
[pm,pn] = 0
[xm,pn] = ihδmn
而不同粒子间的所有上述算符均可相互对易。
4.在 Schodinger 图景中,微观体系态矢量 |Ψ(t)> 随时间变化的规律由 Schodinger 方程给出:
ih ?
?t|Ψ(t)> = H|Ψ(t)>
与此相对应,在 Heisenberg 图景中,一个 Hermitian 算符 AH(t) 的运动规律由 Heisenberg 方程给出(假定AS 不显含时间):
d
dt AH(t) = 1
ih[ AH,H]
5.一个包含多个全同粒子的体系,在 Hilbert 空间中的态矢量对于任何一对粒子的交换是对称的(交换前后完全不变)或反对称(交换前后相差一个负号)。服从前者的粒子称为玻色子(boson),服从后者的粒子称为费米子(fermion)。
量子力学的应用:
1、晶格现象:音子、热传导
2、静电现象:压电效应
3、电导:绝缘体、导体、半导体、电导、能带结构、近藤效应、量子霍尔效应、超导现象
4、磁性:铁磁性
5、低温态:玻色-爱因斯坦凝聚、超流体、费米子凝聚态
6、维效应:量子线、量子点
7、量子信息学
目前研究的焦点在于一个可靠的、处理量子状态的方法。由于量子状态可以叠加的特性。理论上,量子计算机可以高度平行运算。它可以应用在密码学中。理论上,量子密码术可以产生完全可靠的密码。但是,实际上,目前这个技术还非常不可靠。另一个当前的研究项目,是将量子状态传送到远处的量子隐形传送。
8、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。
量子芝诺效应是量子力学的一个基本原理
量子力学的基本原理包括量子态的概念,运动方程、理论概念和观测物理量之间的对应规则和物理原理。 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。取而代之,它预言一组可能发生的不同结果,并告诉我们每个结果出现的概率。也就是说,如果我们对大量类似的系统作同样地测量,每一个系统以同样的方式起始,我们将会找到测量的结果为A出现一定的次数,为B出现另一不同的次数等等。人们可以预言结果为A或B的出现的次数的近似值,但不能对个别测量的特定结果做出预言。)状态函数的模平方代表作为其变量的物理量出现的几率。根据这些基本原理并附以其他必要的假设,量子力学可以解释原子和亚原子的各种现象。根据狄拉克符号表示,状态函数,用<Ψ|和|Ψ>表示,状态函数的概率密度用ρ=<Ψ|Ψ>表示,其概率流密度用(?/2mi)(Ψ*▽Ψ-Ψ▽Ψ*)表示,其概率为概率密度的空间积分。状态函数可以表示为展开在正交空间集里的态矢比如 ,其中|i>为彼此正交的空间基矢, 为狄拉克函数,满足正交归一性质。 态函数满足薛定谔波动方程, ,分离变数后就能得到不显含时状态下的演化方程 ,En是能量本征值,H是哈密顿算子。于是经典物理量的量子化问题就归结为薛定谔波动方程的求解问题。 体系状态在量子力学中,体系的状态有两种变化,一种是体系的状态按运动方程演进,这是可逆的变化;另一种是测量改变体系状态的不可逆变化。因此,量子力学对决定状态的物理量不能给出确定的预言,只能给出物理量取值的几率。在这个意义上,经典物理学因果律在微观领域失效了。据此,一些物理学家和哲学家断言量子力学摈弃因果性,而另一些物理学家和哲学家则认为量子力学因果律反映的是一种新型的因果性——几率因果性。量子力学中代表量子态的波函数是在整个空间定义的,态的任何变化是同时在整个空间实现的。微观体系20世纪70年代以来,关于远隔粒子关联的实验表明,类空分离的事件存在着量子力学预言的关联。这种关联是同狭义相对论关于客体之间只能以不大于光速的速度传递物理相互作用的观点相矛盾的。于是,有些物理学家和哲学家为了解释这种关联的存在,提出在量子世界存在一种全局因果性或整体因果性,这种不同于建立在狭义相对论基础上的局域因果性,可以从整体上同时决定相关体系的行为。量子力学用量子态的概念表征微观体系状态,深化了人们对物理实在的理解。微观体系的性质总是在它们与其他体系,特别是观察仪器的相互作用中表现出来。人们对观察结果用经典物理学语言描述时,发现微观体系在不同的条件下,或主要表现为波动图象,或主要表现为粒子行为。而量子态的概念所表达的,则是微观体系与仪器相互作用而产生的表现为波或粒子的可 能性。 量子力学表明,微观物理实在性既不是波也不是粒子,真正的实在性是量子态。真实状态分解为隐态和显态,它是由于测量所造成的,在这里只有显态才符合经典物理学实在的含义。微观体系的实在性还表现在它的不可分离性上。量子力学把研究对象及其所处的环境看作一个整体,它不允许把世界看成由彼此分离的、独立的部分组成的。关于远隔粒子关联实验的结论,也定量地支持了量子态不可分离 . 不确定性指经济行为者在事先不能准确地知道自己的某种决策的结果。或者说,只要经济行为者的一种决策的可能结果不止一种,就会产生不确定性。不确定性也指量子力学中量子运动的不确定性。由于观测对某些量的干扰,使得与它关联的量(共轭量)不准确,这是不确定性的起源,这种不确定性为客观不确定性。在量子力学中,不确定性指测量物理量的不确定性,由于在一定条件下,一些力学量只能处在它的本征态上,所表现出来的值是分立的,因此在不同的时间测量就有可能得到不同的值,即会出现不确定值,也就是说,当你测量它时,可能得到这个值,可能得到那个值,得到的值是不确定的。只有在这个力学量的本征态上测量它,才能得到确切的值。在经典物理学中,可以用质点的位置和动量精确地描述它的运动。同时知道了加速度,甚至可以预言质点接下来任意时刻的位置和动量,从而描绘出轨迹。在微观物理学中,不确定性告诉我们,如果要更准确地测量质点的位置,那么测得的动量就更不准确。也就是说,不可能同时准确地测得一个粒子的位置和动量,因而也就不能用轨迹来描述粒子的运动,这就是不确定性原理的具体解释。 由于从原则上,无法彻底确定一个量子物理系统的状态,因此在量子力学中内在特性(比如质量、电荷等)完全相同的粒子之间的区分,失去了其意义。在经典力学中,每个粒子的位置和动量,全部是完全可知的,它们的轨迹可以被预言。通过一个测量,可以确定每一个粒子。在量子力学中,每个粒子的位置和动量是由波函数表达,因此,当几个粒子的波函数互相重叠时,给每个粒子“挂上一个标签”的做法失去了其意义。这个全同粒子(identical particles) 的不可区分性,对状态的对称性,以及多粒子系统的统计力学,有深远的影响。比如说,一个由全同粒子组成的多粒子系统的状态,在交换两个粒子“1”和粒子“2”时,我们可以证明,不是对称的,即是反对称的。对称状态的粒子是被称为玻色子,反对称状态的粒子是被称为费米子。此外自旋的对换也形成对称:自旋为半数的粒子(如电子、质子和中子)是反对称的,因此是费米子;自旋为整数的粒子(如光子)是对称的,因此是玻色子。这个深奥的粒子的自旋、对称和统计学之间关系,只有通过相对论量子场论才能导出,它也影响到了非相对论量子力学中的现象。费米子的反对称性的一个结果是泡利不相容原理,即两个费米子无法占据同一状态。这个原理拥有极大的实用意义。它表示在我们的由原子组成的物质世界里,电子无法同时占据同一状态,因此在最低状态被占据后,下一个电子必须占据次低的状态,直到所有的状态均被满足为止。这个现象决定了物质的物理和化学特性。费米子与玻色子的状态的热分布也相差很大:玻色子遵循玻色-爱因斯坦统计,而费米子则遵循费米-狄拉克统计。

你们知道量子力学的基本原理是哪几个吗

力学的三大定律:波的本征态定理
飞秒检测发现主要是以下几个基本原理:1、态叠加公理:一个量子态可以用希尔伯特空间中的一个矢量来表示,两个量子态正交就是代表希尔伯特空间中两个矢量相互垂直。两个量子态的叠加态就是希尔伯特空间中两个矢量的合成。每个量子态都可以分解为一组正交的希尔伯特空间矢量,称为基矢。不同量子系统组成的总希尔伯特空间为每个量子系统的希尔伯特空间相乘。
2、态演化公理:量子态随时间的演化符合薛定谔方程。在希尔伯特空间中可以表现为矢量随时间旋转。
3、可观测量公理:物理上的可观测量都可以表现为厄米算符矩阵,作用在希尔伯特空间上会得到一组相互正交的本征值。
4、测量公理(也称测量问题):物理量的测量结果只能为其本征值,对应量子态的本征态。测量概率由量子态的投影系数决定(玻恩原理)。