浅谈“力的本质与量子力”
摘要:力是我们用来描述物质之间相互作用的产物。
关键字:力的溯源 量子势
(一)力(这部分叙述为主)
一提到力就不能不提到牛顿力学。牛顿三定律比较细致的描述了力的性质。先来回顾一下:
第一定律:倘物体处于静止状态,或呈等速直线运动,只要没外力作用,物体将保持静止状态,或呈等速直线运动之状态。这定律又称为惯性定律。
第二定律:物体的加速度,与所受的净外力成正比。加速度的方向与净外力的方向相同。
第三定律:两个物体的相互作用力总是大小相等,方向相反,同时出现或消失。强版第三定律还额外
要求
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两支作用力的方向都处于同一直线。
第一定律表明力是物体运动状态改变的原因。
第二定律“F=d(mv)/dt”(矢量号读者自己留意)。宣称力等于物体的质量乘以加速度。力依存物理实体。
第三定律则不完全正确,其实是动量守恒定律的另一种不完全表示。
在保守场中力可以表示为F=-
力的定义只能依照它的特征来,就像
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里的公理化定义。先来说明一个问
题
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,任何物理定律都是一种近似。牛顿第二定律也是不精确的。也许我们永远也得不到力的精确定义。
然而真实世界中力是非常复杂的。譬如摩擦力、分子力,它们的关系并不简单。自然界有四种基本的作用力:万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用。
电磁与弱相互作用目前已得到统一,引力还没能统一。统一场论目前仍没有完成。
到现在我们还没有触及力的本质性东西,要想弄清楚力的本质必须要提及粒子物理学。关于力的绘景,光子是传递电磁作用的粒子,传递弱作用的粒子是W±和Z0 粒子 ,
强作用是一种色相互作用,具有色荷的夸克所具有的相互作用,色荷通过交换8种胶子而相互作用,在能量不是非常高的情况下,强相互作用的媒介粒子是介子。
最后力的本质:粒子之间的交换,形成相互作用,即所谓的力。
(二 量子)
走进微观领域,牛顿力学不再适用。因为微观粒子具有波粒二象性。
在这里摒弃了力的概念,用波函数来描述粒子运动规律。
量子最早是由普朗克在研究黑体辐射时提出的。在微观领域中,某些物理量的变化是以最小的单位跳跃式进行的,而不是连续的,这个最小的基本单位叫做量子。
非相对论情形下由薛定谔方程
描述粒子演变规律。相对论情形下需要用
狄拉克方程
。
玻姆最先提出“量子势”的概念,他认为作用于粒子不仅有经典势V(x)还有量子势U.数学公式为
,它由波函数决定,具有非定义域的特性。
聊以至此 ,看者海涵。
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