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1. 量子力学如何发源?
答:来自基尔霍夫的原子光谱研究。化学元素能够发射特征光谱——明线,而当连续光谱穿过化学元素火焰时,就会出现特征光谱的暗线。一个吸收周围空间电磁波的黑体,在达到某个温度的平衡态时,就产生黑体辐射。普朗克的能量子假设就基于黑体辐射研究。
2.如果特征光谱是离散的,黑体辐射为何连续?
答:化学元素吸收或发射的光谱的确是离散的,但黑体吸收的电磁波有一些有连续光谱的源头,黑体内部的原子结合为分子,特征光谱也会改变;更重要的是,即使黑体吸收的辐射都是离散光谱,由于光与各种粒子的康普顿散射以及散射光随着光源运动发生的多普勒效应,黑体辐射的光谱就变成了连续光谱,特别是由于分子运动在平衡态服从玻尔兹曼-麦克斯韦分布,黑体辐射就反映了分子随机运动信息,形成的普朗克分布曲线与麦克斯韦分布曲线就高度接近。
3. 同类原子与分子是可以识别的粒子,为何基本粒子是全同粒子?
答:我们识别物体与粒子依靠光波信号,同色光波是由大量能态一致的光量子构成的,光量子必定是全同的,否则我们在同色光中一定会发现同频率的光量子之间有差别,于是同色光也有微妙的细节差别了,但我们的麦克斯韦方程与光量子假设都不能给出这种细节差别,在理论上就设想光子全同。而各种其他基本粒子都是通过与光信号作用,通过康普顿散射给出其信息的,也许同类基本粒子可能存在细节的差别,但它们与光子作用以后,我们从散射光间接获知的基本粒子信息就必定全同了。这就像黑暗教室的两个高度接近的孪生兄弟,交换座位后我们无法发现他们差别,因为在暗室里,孪生子的细节差别是不可识别的,我们可以视为全同兄弟。原子与分子是基本粒子通过化学键结合的复杂体系,即使基本粒子是全同的,但它们通过能量交换形成的化学键给出了可以识别的新信息,同类原子与分子是可以识别的非全同粒子。
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GMT+8, 2025-1-8 06:16
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