量子力學(xué)是力學(xué)。 學(xué)量子力學(xué)之前,我們都要學(xué)一門很重要的課:理論力學(xué)—Classical Mechanic(也叫做分析力學(xué)。當(dāng)年拉格朗日寫《分析力學(xué)》這本大作時(shí),兩百多頁沒有一張插圖,全是數(shù)學(xué)公式)。 這門課從牛頓第二定律出發(fā),結(jié)合虛功原理和變分法,推導(dǎo)出一個(gè)非常重要的物理學(xué)方程:拉格朗日方程。這門課里面的內(nèi)容,大都圍繞這個(gè)方程進(jìn)行。到了后面,還會推導(dǎo)另外一個(gè)重要的方程:哈密頓正則方程。 拉格朗日方程 哈密頓正則方程 再送你一個(gè)哈密頓懵逼方程表情 其中,L是拉格朗日量,H是哈密頓量。L=T-V,H=T+V,T是動能,V是勢能。在拉格朗日量中用位置x和速度v來做自變量;在哈密頓量中用位置x和動量p做自變量。這兩個(gè)重要的量(算符)都是能量(算符)。 牛頓力學(xué)在這兩套表述體系下,已經(jīng)幾乎成為了完全的數(shù)學(xué),在方程中你看不到“力”的影子,但他們都是非常正宗的力學(xué),因?yàn)镕=ma和W=Fs(功等于力乘位移)是一切的根基,而在表象上,力被能量和速度這些物理量代替了。 回到量子力學(xué)。你再看一眼薛定諤方程: 薛定諤方程 后面中括號里的就是波函數(shù)的哈密頓量!不同的是,經(jīng)典力學(xué)求解質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方程,量子力學(xué)求解物質(zhì)波的波動方程。 量子力學(xué)雖然建立在它的幾個(gè)基本假設(shè)之上,但沿用了理論力學(xué)的數(shù)學(xué)體系,而理論力學(xué)的數(shù)學(xué)體系,則是建立在牛頓力學(xué)的推導(dǎo)之上。所以說,量子力學(xué)不僅是正宗的力學(xué),而且數(shù)學(xué)上很大程度地繼承了經(jīng)典力學(xué)的方法。 其實(shí),英文中的Mechanic一詞,在這里翻譯為“機(jī)制”也很恰當(dāng),這樣經(jīng)典力學(xué)就是“經(jīng)典機(jī)制”,量子力學(xué)就是“量子機(jī)制”,這樣能避免狹隘地理解“力學(xué)”一詞的含義:“力”是物質(zhì)相互作用機(jī)制的形象表述。 |
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