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谈谈微观世界的量子化(新)

2020-01-10 10:03阅读:

谈谈微观世界的量子化(新)
吕学山

摘要:文中简介了能量子、光子、物质波,并且介绍了康普顿波长,史瓦西半径和普朗克长度,进而介绍了微观世界的量子化,量子空间和量子时间。
关键词康普顿波长,史瓦西半径,普朗克长度,量子空间,量子时间。

一.引言
十九世纪末,普朗克提出能量子的假说。能量是不连续的,一份一份的。最基本的能量单位ε,其能量ε=hγ。(h是普朗克恒量,频率γ1赫兹/秒。)
二十世纪初,在能量子的基础上,爱因斯坦提出光量子(光子)的假说。光子的能量E=hγ,不同频率的光子具有不同的能量,均是能量单位ε能量的整数倍。
1924年法国青年物理学家德布罗意提出辐射粒子具有波粒二象性,一切实物粒子(如电子、原子、分子……等)也具有波粒二象性。实物粒子的波是物质波(德布罗意波)。

二.量子化
普朗克恒量h是量子化的基础。
1.量子
(能量粒子)
量子是一个极微小的球体,永远不停地运动,即平动又转动,平动体现了粒子性,由速度表现,转动体现了波动性,由频率表现。所以量子具有波粒二象性。
量子是一个大家族,就像原子一样,有很多种类,涵盖了电磁波波谱的全部辐射粒子。量子之间的区别由频率决定。频率低,波长长,转动慢;频率高,波长短,转动快。
不同量子:球半径相同,速度相同c=2.998x108m/s;区别只是频率不同。
所以量子:波长 谈谈微观世界的量子化(新) ,频率 谈谈微观世界的量子化(新) ,质量 谈谈微观世界的量子化(新) ,动量 谈谈微观世界的量子化(新) ,能量 谈谈微观世界的量子化(新)
2.普朗克长度
普朗克长度是量子空间的长度,我们根据电子的康普顿波长和电子的史瓦西半径,求出普朗克长度。
1)康普顿波长
物质波的波长 谈谈微观世界的量子化(新) 。不同种类的实物粒子的质量m不同,物质波波长是不同的。同一种类实物粒子的物质波波长依附于粒子速度V而变化,速度增加,转速增加,波长变短。在数值上,转速的转数等于物质波频率的赫兹数。以电子为例,当速度达到极限速度——光速时,转速达到极限,物质波波长达到极限最小值。此时电子的物质波波长被定义为康普顿波长 谈谈微观世界的量子化(新) 。康普顿波长是电子的物质波波长最小值,达到普朗克能量子(基本能量粒子)的波长。
2)史瓦西半径
1916年德国物理学家卡尔·史瓦西在求解爱因斯坦广义相对论方程时,求得了一个球状对称、不自转物体的精确解: 谈谈微观世界的量子化(新) , 这就是史瓦西半径, 即黑洞的视界半径。凡有质量的物体都有自身的史瓦西半径。
3)普朗克长度
当电子的史瓦西半径 谈谈微观世界的量子化(新) 与电子的康普顿波长 谈谈微观世界的量子化(新) 相等时,可以求出普朗克长度。
于是: 谈谈微观世界的量子化(新)
所以,普朗克长度为 谈谈微观世界的量子化(新)
需要提及的:这里使用的电子史瓦西半径是 谈谈微观世界的量子化(新) ,而若依据卡尔•史瓦西给出的史瓦西半径计算 谈谈微观世界的量子化(新) ,必须忽略掉不改变数量级的常数2之后,才可得到相同的结果,但是如此处理已经隐含了误差。这充分说明电子的史瓦西半径应该由 谈谈微观世界的量子化(新) 修正为 谈谈微观世界的量子化(新) 。(参阅:《黑洞的视界和史瓦西半径》一文)
3. 时空量子化
如何定义量子时间、量子空间?量子的半径是多少?我们把空间的最短距离--普朗克长度定义为量子空间,然后求出量子半径和量子时间。
1)量子的半径
当量子的波长λ等于普朗克长度LP时,量子的圆周长2πr也等于普朗克长度,即λ=2πrLP,于是量子的半径: 谈谈微观世界的量子化(新) , 1
谈谈微观世界的量子化(新)
所有种类的量子大小是相同的,是个极微小的球体,球半径是r。所以,量子半径 谈谈微观世界的量子化(新) 量子的波长即普朗克长度
2)量子空间
普朗克长度定义为量子空间。 谈谈微观世界的量子化(新)
3)量子时间
量子时间=普朗克长度/光速。 谈谈微观世界的量子化(新)
三.结论

微观世界是量子化的。量子(能量粒子)的种类是很多的,但它们的大小是相同的,都是极微小的球体,球半径是r。所以,量子半径 谈谈微观世界的量子化(新)
量子:波长 谈谈微观世界的量子化(新) ,频率 谈谈微观世界的量子化(新) ,质量 谈谈微观世界的量子化(新) ,动量 谈谈微观世界的量子化(新) ,能量 谈谈微观世界的量子化(新)
时空量子化:量子空间(普朗克长度,即量子的波长。) 谈谈微观世界的量子化(新) ,量子时间 谈谈微观世界的量子化(新)
参考资料
[1]普通物理学,程守洙,江之水编,高等教育出版社,1982年修订版。第三册103-194




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