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牛顿告诫我:物理学急需正本清源(2)现象中的物理与数学(续)

已有 3162 次阅读 2013-7-13 15:42 |个人分类:杂谈|系统分类:观点评述| 数学, 物理学

“牛顿先生,现在可以继续了吧。”

牛顿:好吗,首先我问你一个问题,氢原子光谱验证的结果,能不能说成是电子的运动行为?换句话,薛定谔方程求解,可以解释氢原子光谱,就可以看成是对电子在中心场中运动的描述?

 

“啊,这个@@#¥%¥……

牛顿:别这个那个吱吱唔唔的,吐火星语也没用。氢原子光谱是电子和质子两体互作用结构变化,导致的电磁辐射,采用数学方法可以单体化为电子在中心场中运动,但从本质上来讲,光谱数据验证还是两体结构问题。因此我们不能将结果扩展为电子运动行为的描述。用平面波函数来描述自由电子的运动,就是毫无意义和依据做法。因为,自由电子,肯定是以一定速度作直线均匀运动的。

 

“哦,原来是这样啊!

牛顿:那你说不是这样,应该是那样呢?光谱是结构变化的直接反映,薛定谔方程的解能描述光谱,只能说明,方程能正确描述这种结构变化,而不能直接说明电子的运动。你说是不是这个理啊?

 

“就是,就是!经您老这么一讲,光谱实验数据与原子结构变化之间的逻辑和因果关系清楚多了。”

牛顿:因此,氢原子光谱验证的薛定谔方程的正确性,只能限定于原子结构变化本身,而不能不加考虑和限定地任意扩展。更不能将其它扩展为,微观粒子运动的普遍行为,这样的解读是脱离了光谱实验现象和对象,没有依据的过分解读。

 

“牛顿先生,您的意思是不是说,薛定谔方程只适用于结构变化的描述,现在的理论物理学家用于微观粒子普遍运动行为的求解是错误的呢?”

牛顿:我的意思您没有完全明白,对于薛定方程求解的结果,并进行推论是应该有条件的,而不是任意的。例如对于氢原子结构,从经典的轨道结构来讲,如果基态为电子和质子绕质心作圆周运动,光谱辐射是由于这种基态结构的共振产生的,那么在这样相关结构和现象都十分明确的前提下,薛定谔方程的解,会给我们更多关于氢原子结构,如基态和共振轨道能量、频率等方面的信息。对于氢原子的圆周轨道,频率与能量是一一对应的,每个轨道与一个频率对应,共振频率可以通过基态频率和自然数的简单关系来表达。有了这些基本的条件,我们才有氢原子定态薛定谔方程,以及普朗克量子E=hv的数学表达式。这些才是你那篇论文“氢原子电磁辐射及稳定性”的科学基础和依据。

 

“原来如此,我糊的糊涂地写完了论文,这阵子才完全明白了其中的道理,嘿嘿。”

牛顿:你知其然,还应该知其所以然。因此,我们在理解原子产生的光子及E=hv时,时刻必须牢记,线光谱是微观结构共振产生,光子能量E=hv是一种经特殊数学处理的结果,算是薛定谔方程的补充要求。

 

“明白了,您的意思是理解数学方程及其解,必须针对对象和现象本身进行合理的取舍,就象我们中学做应用题,最后要根据题义舍去无意义的解一样,是不是。”

牛顿:对头,这是中学生就应该明白的道理。



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