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本科生毕业论文（设计）册作者姓名：**指导教师：**所在学部：理学部专业：物理学班级（届）：2014届1班二〇一四年五月十日学位论文原创性声明本人所提交的学位论文《量子力学的建立及其特点的研究》，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的原创性成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。本声明的法律后果由本人承担。论文作者（签名）：指导教师确认（签名）：年月日年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河北师范大学汇华学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北师范大学汇华学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在年解密后适用本授权书）论文作者（签名）：指导教师（签名）：年月日年月日河北师范大学汇华学院本科毕业论文（设计）任务书编号：2014230204013论文（设计）题目：量子力学的建立及其特点的研究学部：理学部专业：物理学班级：2014届1班学生姓名：**学号：2010511296指导教师：**职称：副教授1、论文（设计）研究目标及主要任务量子力学的建立与已有学科的建立有很多不同之处，如量子力学的建立过程极短，它是众多集物理、数学、哲学于一身的科学家的集体的结晶。通过对量子力学建立和发展过程的分析，提出量子力学建立的特点。2、论文（设计）的主要内容从量子力学的建立和发展过程出发，通过与经典力学、电磁学等学科的建立过程相比较，就量子力学是大批物理学家的共同结晶、量子力学建立过程中的方法论、量子力学完备性的讨论、量子力学对马克思主义哲学理论的贡献风方面展开论述。3、论文（设计）的基础条件及研究路线以现有的关于量子力学建立过程的著作以及学者们的相关论文为基础条件，以量子力学建立的诸多进展为量子力学建立的研究路线；以量子力学建立的过程中体现的特殊性作为其建立的特点的研究路线。4、主要参考文献1.杨福家.原子物理学.北京.高等教育出版社，2008年版2.周世勋.量子力学教程.北京.高等教育出版社，2009年版3.江向东，黄艳华.量子世界的曙光.河北.河北科学技术出版社，2013年版5、计划进度阶段起止日期1查阅文献，拟定论文研究方向2013.12.2—2013.12.152撰写并完成开题报告2013.12.21—2014.2.233整理、分析资料，完成论文初稿，交指导老师2013.2—2014.3.314经指导老师建议，修改论文2014.4—2014.4.205经指导老师审定，最终定稿2014.4.20—2014.5.10指导教师:**2013年12月15日教研室主任:年月日河北师范大学汇华学院本科生毕业论文（设计）开题报告书理学部物理学专业2014届学生姓名**论文（设计）题目量子力学的建立及其特点的研究指导教师**专业职称副教授所属教研室研究方向课题论证：通过对量子力学建立过程的叙述，试图总结出量子力学建立的一些特点，如，量子力学的建立是一大批物理学家的共同结晶、量子力学与经典力学在方法论上的异同、量子力学完备性的讨论等等。方案设计：第一章介绍量子力学建立的背景，第二章介绍量子力学的建立过程，海森堡的矩阵力学与薛定谔的波动力学二者异曲同工，第三章试图提出量子力学建立的一些特点，第四章是总结。进度计划：2013年12月2日-2013年12月15日，进行论文选题；2013年12月21日-2014年2月23日，查阅书籍，完成开题报告；2014年2月-2014年3月31日，进行毕业论文的初稿写作；2014年4月2014年4月20日，经指导老师批改，修改论文；2014年4月20日-2014年5月10日，进一步修改论文，并最终定稿。指导教师意见：同意开题指导教师签名：年月日教研室意见：教研室主任签名：年月日河北师范大学汇华学院本科生毕业论文（设计）文献综述量子力学是描写微观物质的一个物理学理论，与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱，许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的。19世纪末，经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。量子力学是在20世纪初由普朗克、玻尔、海森堡、薛定谔、泡利、德布罗意、马玻恩、费米、狄拉克、爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的。在量子力学中，一个物理体系的状态由波函数表示，波函数的任意线性叠加仍然代表体系的一种可能状态。对应于代表该量的算符对其波函数的作用；波函数的模平方代表作为其变量的物理量出现的几率密度。我的课题是《量子力学的建立及其特点的研究》，为了做好毕业论文，我通过查阅与分析相关文献资料，对撰写的论文起到了一定的作用，现对相关文献的有关内容作如下分析：《原子物理学》原子物理学是20世纪初开始形成的一门学科，主要研究物质结构的“原子”层次。原子物理学的发展导致量子理论的发展，而量子力学又使原子物理学得以完善。原子是从宏观到微观的第一个层次，是一个重要的中间环节。物质世界这些层次的结构和运动变化，是相互联系、相互影响的，对它们的研究缺一不可，黑体辐射研究的就是辐射与周围物体处于平衡状态时的能量按波长的分布，黑体辐射实验是量子力学建立过程中的一个著名实验。《量子力学教程》作者周士勋对量子力学的建立作了简单的叙述，本文主要参考了原子结构的波尔理论在量子力学建立过程中的作用，除此以外该书对于薛定谔的波动方程和不确定关系也有所涉及。20世纪后半叶以来，量子力学理论和应用都有了长足的进展。在本书的第八章介绍了量子力学在国内外的若干进展，包括朗道能级、阿哈罗诺夫-玻姆效应、贝利相位。《量子世界的曙光》本书介绍了微观世界的奥秘，揭示了量子世界的诸多理论的建立过程，其中包括海森堡的矩阵力学以及薛定谔的波动力学的建立，不确定关系等等。除此以外，该书对于宇宙中的其它粒子也作了介绍。通过对文献的理解分析，以及对于量子力学建立的特点的分析得到的相关结论有：量子力学的研究现状：两个力学量同时具有确定测量值的物理条件即这两个力学量算符能够互相对易，它是量子力学中一个重要的定理，在处理量子物理学问题时起着十分重要的作用。例如：在研究腔量子电动力学的Jaynes-Cummings模型时将用到该定理。近年来关于该定理的研究较多，在各种版本的量子力学教材中均有提及，该定理的运用十分广泛。量子力学的发展趋势：量子力学朝两个方向发展，一个是想更小尺度的应用，原子核物理就是在量子力学指引下发展的，进而发展为目前的基本粒子物理学。量子力学使人类对物质世界的认识从宏观层次跨进了微观层次。量子力学的另一个发展方向，就是把量子力学用于更大尺度上的问题，比如分子和固体物理或凝聚态物理的问题。从研究对象的尺度看，从固体物理到地球物理、星球物理和宇宙物理，其研究范围越来越大。存在问题：量子力学的许多解释，涉及到一般的哲学问题，这些问题又涉及到本体论、认识论和科学哲学的基本概念和理论。以下为一些这些问题：决定论：自然是偶然的还是自然规律是严格决定性的？局部性：所有的相互作用都是局部性的还是有远程相互作用？因果；现实；完全性：存在一个万有理论吗？通过对藏考文献的分析，叙述了量子力学建立的过程，及其建立过程的一些特点。河北师范大学汇华学院本科生毕业论文（设计）翻译文章量子力学的发展1920年代中期海森堡和薛定谔创造了量子力学的完整形式，工作基本上是独立的。这两个非同寻常的事件如何发生，已经被广泛的研究；最喜欢引用的是最大干扰器，量子力学的概念发展。在这里，我们简单介绍一些这些发展的主要特点，一些材料是众所周知的，但下文中其他部分都没有。水平与上一年的文科课程，现代物理学没有被给予在多伦多大学数学是一致的。海森堡的矩阵力学海森堡的出发点是院子的波尔模型。这种模式已经延长了索末菲理论，以及1925年夏天许多物理学家通过实验和错误浏览一些原子物理的泥沼的教训。这种情况下，与选自具有原子物理学的一个好的理论相差甚远。海森堡试图建立这样一种理论，很快就遇到了困难。他试图做出单摆核和熟悉的问题一个电子的轨道之间的类比。然而，他在结束了“泥沼复杂的数学方程，没有出路。”然后海森堡想起爱因斯坦的一个原则就是：理论决定什么可以观察到。海森堡应用这个主意，他试图通过抛出任何企图直接描述电子的轨道，以建立一个原子理论。相反，他受限于理论的变量的观测值，而在这种情况下是波长和线的强度在原子光谱。正如他说：“我认为这更贴合自己限制到这些，对待他们，因为它是，作为电子轨道的代表。”从这个原则，他建立了他的完整的量子力学的形式。在后来的谈话中，爱因斯坦承认他使用了类似的原则，在发展相对论的理论，但在这种情况下，认为海森堡去了太多太远。在任何情况下，由于观测值，线谱的波长的光，是不连续的理论，海森堡内置同样是不连续的。这一提法量子力学通常被称为矩阵力学;我们将看到，这区别于薛定谔的理论。海森堡首次发表他的矩阵力学与1926年在该杂志DERPhysick。薛定谔的波动力学1905年爱因斯坦提出光子，是一个关于自然的电磁波领域的补充，可以被看作是一个粒子，现在我们所说的光子。1923年德布罗意提出粒子状的物体，如电子，也可以看作是某种形式的浪潮。这时德布罗意是个研究生，他的建议是他的博士论文的一部分。他的监督委员会，不知道是怎么打这种稀奇古怪的提案，问薛定谔，他宣称，当时的想法是“垃圾！”该委员会成员们找到爱因斯坦，他大体上上说，他们应该给孩子博士学位，因为“可能有什么东西。”这就是德布罗意如何得到他的博士学位的，并于1926年戴维森和革末居然看到电子展示的干涉图样。1926年薛定谔发表了一系列论文，给出了量子力学的完整形式；这一提法的中心思想是德布罗意的假说。这一提法，被称为波动力学。当我们早些时候表示，我们可以通过认识到这种模式的“允许轨道”对应站立的电子波“解释”专案玻尔模型中，我们描述了波动力学的原子理论。有趣的是，这些论文中的第一篇与海森堡的文章同时出版。薛定谔的文章在杂志AnnelenderPhysick，该杂志是发表海森堡的文章的theZeitschrift杂志的竞争对手。很明显，1923年和1926年之间薛定谔改变了他的关于电子的波动性的想法。对于薛定谔实际上是如何得出波动力学存在一些争议，但在1925年的秋天，想必他是在构建自己的理论，他写了一篇名为寻求道路的文章，可能会提供一些线索。您可能还记得薛定谔的猫悖论，这是第一次他于1935年以“科学的形式”发表在ZeitschriftderPhysick杂志上。然而，他1925年的文章，讲述了一个古老的尚琪亚印度教悖论，饮誉了一些技术，成为了猫悖论。这种原始形式的悖论投在两个人的形式中，人们在注视着一个花园，另外在一个黑暗的房间里。相当于现代一个人在看盒子，看看猫是活着还是死了，而另一个人在大厅里等待。正如我们所讨论的，在这个现代形式的国家“崩溃”的第一人，而它不垮的第二人。1925年薛定谔断言议决悖论Vedantists：所有的意识是其中之一。正如他写道：“很容易用言语表达出结论，我们察觉到的仅仅有一个外形，那不是真实的。吠檀多哲学，这是其中的一个基本的教条，寻求通过一些类比，来澄清它。最吸引人的是，多面水晶展示了现实存在的物体中包含的几百个小图片”。下面是文章的另一个片段：“......你可能会突然进来看看，在一瞬间，韦丹塔的基本信念的深刻正确性：......知识，感觉和选择基本上是永恒的，不可改变的数字的对于所有的人，反对所有的敏感众生”。你认为薛定谔有过这样的闪念吗？有识之士的眼光在东方传统有时也被称为启蒙？最后，薛定谔自己对吠檀多哲学和现代物理学做了一个有趣的比喻：如果最后我们回顾一下马赫“宇宙是不是两次孕育的”这个想法，我们应认识到，它的出现接近奥义书的正统教条。外部世界和意识是同一个东西。比较这两种形式的量子力学尽管他们完全不同的世界观，其公布后不久，表明，矩阵力学和波动力学在数学上是相同的。事实上，薛定谔是作证明的人之一