尊重科学,独立思考分享 http://blog.sciencenet.cn/u/jmluo0922 学习原子分子物理、凝聚态物理,从事生物医学工程

博文

氢原子结构理论中的因果大战幽灵(4)精确与精细的原因

已有 5033 次阅读 2012-6-29 18:03 |个人分类:物质结构|系统分类:观点评述|关键词:氢原子结构,量子论,经典物理,薛定谔方程| 薛定谔方程, 量子论, 氢原子结构, 经典物理

量子力学最伟大的成就主要表现在,通过求解相关问题的薛定谔方程及其推论,我们可以很好地解释原子、分子和固体结构中的许多问题,这个量子力学波动形式的方程为其提供了真正的数学基础,正如牛顿定律、麦克斯韦方程为经典力学和电磁学提供了坚实基础。

通过氢原子定态薛定谔方程求解得出的氢原子结构,以及计算出的光谱与实验数据符合的精确程度已经超过了设备的精度,因此量子论被誉为目前物理学最精确的理论。这点也是量子力学值得赞扬和夸奖的成就,那它为什么能达到如此的精确度呢?我想物理学家会以“因为量子力学无比正确才能有这样的结果”来回答,如果进一步问:为什么它无比正确?我不敢想像物理学家会给我们呈现什么样的答案,我这样刨根问底继续追问下去,我们最终会以费曼名言作为结束。

在我看来,氢原子定态薛定谔方程计算出的光谱与实验测量数据,原则上可以达到绝对精确,没有误差。即使如此也不能说量子力学和量子力学的观点就完全正确,因为薛定谔方程只是量子论的物理基础公理体系中众多假设中的一条,物质波作为方程的必要条件和量子论核心思想之一,在理解相关物理过程的逻辑与因果方面出现了极其严重困难,导致了理论体系的自相矛盾,而且我们今天已经通过经典的物理思想寻求到了新的答案。因此,我们有必要对这个方程求解氢原子结构和光谱的过程进行全面的探讨和审视。

1、          单体化表示氢原子结构特征,选择电子相对质子运动的相对坐标,通过电子相对于质子的运动来代表结构的性质建立模型进行求解,并采用电子有效质量来修正模型的相关结果。

经典理论:这种处理对于两体相互作用结构体系的轨道运动的准确而且标准处理方法,因为质心坐标系是描述结构内部特征的正确坐标系;

量子力学:在电子相对于质子的坐标系中建立了中心场模型,考虑到原子核运动的影响采用电子的有效质量对结果进行修正,提高了理论模型与实验数据符合程度。首先值得思考的问题是,原子核的运动是相对于谁?其效应为什么就可以用电子的有效质量来修正?根据量子论的基本概念,电子和质子的运动是不可预测的,因此原子核(质子)相对于谁的问题是无法回答的。如果我们考虑用电子有效质量修正模型结果有点根据,代表了质子相对于是电子和质子两者的质心的运动效应,因为质心相对于实验室肯定是作不可预测的运动,实验室得到的测量结果与理论模型就没有可比性。因此从逻辑上讲,量子论对氢原子中心场模型是解释不通的。

 

2、          氢原子定态薛定谔方程计算结果与光谱实验数据可以完全符合。

经典理论:在通过氢原子基态轨道共振,利用驻波方法建立数学方程的过程中,选定了氢的基态轨道作为参照用于氢原子激发态轨道的描述,经相关的数学变换最后获得了与氢定态薛定谔方程完全相同的方程。因此氢原子基态及共振轨道已经成为薛定谔方程描述其它轨道振动的基准,因此其光谱也具有基准性质,原则上讲,氢原子的光谱实验数据与方程计算结果应严格符合。

量子力学:我不知如何解释,可以用由于正确所以精确来解释,还是可以找出其它理由,我不得而知,请大家赐教!

 

3、          精细光谱和精细结构

经典理论:SFN的物理学家Swansont也问过我同样的问题,经典的共振轨道理论如何解释光谱的精细结构,我当时没有直接正面回答他,只是告诉他考虑电子的自旋可以解决,留下了一个悬案。现在我也不打算完全公布,因为物理学的规律研究是广大物理学工作者的共同责任,我现在只给大家提供思路:质心坐标是描述氢原子结构的正确坐标,实验光谱数据反映的是质心相对于实验室运动部分和电子与质子相对于质心运动部分。多普勒效应是质心相对于实验室运动的体现,这点我想大家可以很容易理解;电子与质子面对面运动一周,在质心坐标系下观察,电子和质子也同时自转了一周,因此,电子与质子做圆周轨道运动的同时,也在自转,频率与轨道频率相同,产生的磁效应是精细光谱的原因,为什么精细光谱分裂为两条,请大家思考。

量子力学:需要引入自旋量子数进行描述,具体图像我不清楚。

 

通过上面三个问题的讨论,量子力学与经典物理谁能对氢原子的结构和光谱给出清楚、合理的解释已经十分明确,我就不再作过多的评论。

 

世界是符合逻辑和因果关系,还是由物质波幽灵主宰,请各位自己考虑,但从科学认识的长远历史眼光来看,科学认识不会一帆风顺,会出现波折和反复,正如日心说与地心说的战争。我相信最终历史会做出正确选择和评价。

系列博文:

氢原子结构理论中的因果大战幽灵(5)终结理论的基本要求

氢原子结构理论中的因果大战幽灵(4)精确与精细的原因

氢原子结构理论中的因果大战幽灵(3)物理世界真实不虚幻

氢原子结构理论中的因果大战幽灵(2)电子会幽灵附体?

氢原子结构理论中的因果大战幽灵(1)背景



http://blog.sciencenet.cn/blog-378615-587232.html

上一篇:氢原子结构理论中的因果大战幽灵(3)物理世界真实不虚幻
下一篇:曹广福教授不要临阵脱逃

4 杨正瓴 黄秀清 田云川 tryb3929

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (7 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2019-10-19 07:55

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部