什么是量子熱
對什么機制使空腔中的原子形成觀察到的 Arial 輻射能量分布的研究導致了量子化學的誕生。
1900年12月14日提出:如果腔內的Arial輻射與腔壁原子處于平衡狀態,則輻射的能量分布與腔壁原子的能量分布之間應該存在對應關系。 作為輻射原子的模型,假設:
(1)原子的性能與振子相同,以給定的頻率v振蕩;
(2)宋式只能以E=hv為能量單位間斷地發射和吸收輻射能,而不是經典理論要求的連續發射和吸收輻射能。
量子量熱法是研究微觀粒子(如電子、原子、分子等)運動規律的理論。 原子核和固體的性質,以及其他微觀現象,基本上可以用基于量子熱的現代理論來解釋。 今天,量子熱不僅是數學中的基本理論之一,而且在物理學和許多現代技術中也得到了廣泛的應用。
上世紀末本世紀初,數學研究領域逐漸從宏觀向微觀深化; 許多新的實驗結果已經不能用經典理論來解釋了。 大量實驗事實和量子理論的發展表明,微觀粒子不僅具有粒子性,還具有波性(見波粒二象性),微觀粒子的運動不能用一般的定律來描述宏觀物體的運動。 德布羅意、薛定諤、海森堡、玻爾和狄拉克逐漸完善和發展了量子熱的基本理論。 當應用該理論解決原子和分子范圍內的問題時,結果與實驗一致。 從而量子熱力學的建立極大地促進了原子化學。 固體化學、核化學等學科的發展也標志著人們對客觀規律的認識已經從宏觀世界滲透到微觀世界。
量子熱力學用波函數來描述微觀粒子的運動狀態,用薛定諤多項式來確定波函數的變化規律,用算子或矩陣來估計各種化學量。 因此,量子熱在早期被稱為波動熱或矩陣熱。 當量子熱定律應用于具有相當質量和能量的宏觀物體或粒子時,也可以得出經典熱的推論。 在解決原子核和基本粒子的個別問題時,量子熱必須與狹義相對論(相對論量子熱)相結合,從而逐步完善現代量子場論。
量子量熱法是研究微觀粒子運動規律的數學分支。 主要研究原子、分子和凝聚態物質以及原子核和基本粒子的結構和性質的基本理論。 它與相對論一起構成了現代數學的理論。 根據。 量子熱除了作為現代數學的基礎理論之一外,還廣泛應用于物理學等相關學科和許多現代技術領域。
量子熱的基本原理包括量子態的概念、運動多項式、理論概念與觀察到的化學量之間的對應規則和數學原理。
在量子熱中,數學系統的狀態由波函數表示,波函數的任何線性疊加總是代表系統的一種可能狀態。 狀態隨時間的變化遵循線性微分方程,多項式預測系統的行為,數學量由滿足一定條件并代表一定操作的算子表示; 數學系統對某一數學量在一定狀態下的檢測運算,對應于代表該量的算子對其波函數的作用; 檢測的可能值由算子的本征多項式確定量子物理學什么意思,檢測的期望值由包含算子的整數多項式估計。
波函數的平方表示作為其變量的數學量出現的概率。 根據這個基本原理和其他必要的假設,量子熱可以解釋原子和亞原子的各種現象。
對量子熱的解釋涉及很多哲學問題,其核心是因果關系和化學實在性。 根據動熱意義上的因果律,量子熱的運動多項式也是因果律多項式。 當系統在某一時刻的狀態已知時,可以根據運動多項式預測其未來和過去任意時刻的狀態。
但量子熱的預測與經典化學運動多項式(粒子運動多項式和波動多項式)的預測在本質上是不同的。 在經典化學理論中,一個系統的檢測不會改變它的狀態,它只有一個變化,并按運動多項式演化。 因此,運動多項式可以對決定系統狀態的熱量做出明確的預測。
但在量子熱中,系統狀態的變化有兩種量子物理學什么意思,一種是系統狀態按運動多項式演化,是可逆的變化; 另一種是檢測改變系統狀態的不可逆變化。 因此,量子熱不能對決定狀態的化學量給出確定的預測,而只能給出數學量取值的概率。 從這個意義上說,經典化學的因果律在微觀領域是失效的。
基于此,一些化學家和哲學家得出結論,量子熱支持因果關系,而另一些人則認為量子熱的因果關系反映了一種新型因果關系——概率因果關系。 在量子熱學中,表示量子態的波函數是在整個空間中定義的,任何狀態的變化都是在整個空間中同時實現的。
自 20 世紀 70 年代以來,關于遙遠粒子相關性的實驗表明,類空間分離風暴具有量子熱預測的相關性。 這些聯系與狹義相對論認為物體之間的化學相互作用只能以不小于光速的速度傳遞的觀點相矛盾。 因此,為了解釋這些關聯的存在,一些數學家和哲學家提出,在量子世界中存在一種全局因果關系或整體因果關系。 它還決定相關系統的行為。
量子量熱法使用量子態的概念來表征微觀系統的狀態,這促進了人們對化學現實的理解。 微觀系統的特性總是表現在它們與其他系統,尤其是觀測儀器的相互作用中。
量子熱表明微觀化學實在既不是波也不是粒子,真正的實在是量子態。 實態分解為隱態和顯態是由檢測引起的,這里只有顯態才符合經典化學的真正含義。 微觀系統的真實性還表現在它的不可分割性上。 量子熱學把研究對象和它所處的環境看作一個整體,不允許把世界看成是由分離的、獨立的部分組成的。 關于遠距離粒子相關實驗的推論也從數量上支持了量子態不可分性的觀點。
當人們用經典化學的語言描述觀察結果時,發現微觀系統在不同條件下主要表現為波動圖像或粒子行為。 量子態的概念表達了微觀系統和儀器相互作用形成波或粒子的可能性。