2022-05-09 18:48:16
為什么需要量子力學?薛定諤方程是怎么提出來的?5月6日,《張朝陽的物理課》線下第三課開講,搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼CEO張朝陽從能量階梯講到經(jīng)典物理的危機,闡述了量子力學的必要性,然后介紹薛定諤方程是怎么被猜出來的,并從原始薛定諤方程推導(dǎo)出定態(tài)薛定諤方程,繼而介紹希爾伯特空間、正交基展開等一系列與量子力學有關(guān)的概念。此外,中國科學院物理研究所副研究員、物理所科學傳播協(xié)會骨干成員李治林,中國科學院物理研究所博士研究生白睿作為特邀嘉賓現(xiàn)身課堂,與物理愛好者們進行了深入的互動交流。
本節(jié)線下課,張朝陽先介紹了量子力學是原子核穩(wěn)定性的理論基礎(chǔ),沒有量子力學,我們目前的物質(zhì)結(jié)構(gòu)都無法形成。接著講解了能量階梯的相關(guān)知識:不同物理過程對應(yīng)的能量標度不一樣,比如化學反應(yīng)對應(yīng)的能標只有幾個電子伏特,而核反應(yīng)對應(yīng)的能標達到兆電子伏特量級。
隨后,張朝陽介紹了經(jīng)典物理在處理雙原子分子絕熱指數(shù)、黑體輻射與光電效應(yīng)所面臨的問題,并由此進一步強調(diào)了量子力學的必要性。課堂上,張朝陽回顧了薛定諤“猜”出量子力學波動方程的思路,給現(xiàn)場聽眾和線上網(wǎng)友們介紹了薛定諤方程,并用分離變量法推導(dǎo)出定態(tài)薛定諤方程。在此基礎(chǔ)上,他還講到了量子力學理論中經(jīng)常使用的希爾伯特空間以及正交基展開,借此理論工具,張朝陽說明了算符平均值怎么計算以及量子力學統(tǒng)計詮釋對此平均值公式的解釋。
在其后的互動環(huán)節(jié)中,張朝陽與現(xiàn)場聽眾進行了互動,并和兩位特邀嘉賓一起回答了他們提出的物理問題。其中主要的問題包括“量子力學中的離散能級如何對應(yīng)宏觀物理中的連續(xù)能量”、“怎么利用氫原子基態(tài)驗證不確定性原理”、“潮汐的周期為什么不是嚴格的12小時”、“用很大的力擠壓氫原子會發(fā)生什么情況”。張朝陽和特邀嘉賓們對聽眾的問題進行了詳細的解答,幫他們解開了心中的疑惑。
截至目前,《張朝陽的物理課》已直播五十余期。從去年11月開啟第一節(jié)物理直播課,他先是從經(jīng)典物理學開始,科普了牛頓運動定律等;而后從經(jīng)典物理的“兩朵烏云”說起,向近現(xiàn)代物理過渡,探討了黑體輻射理論中的維恩公式、普朗克公式等知識。此后逐步進入量子力學領(lǐng)域,從基礎(chǔ)的薛定諤方程等理論內(nèi)容,到氫原子波函數(shù),再到氣體定容比熱的溫度階梯等更加具體實用的案例。內(nèi)容豐富、覆蓋廣泛,理論公式由淺入深、繁簡交融。
《張朝陽的物理課》的直播風格獨樹一幟:注重推導(dǎo),通過一步一步詳盡的數(shù)學計算,推導(dǎo)出相關(guān)的物理公式,把每個公式從頭到尾拆解得十分清晰。
據(jù)了解,《張朝陽的物理課》于每周周五、周日中午12時在搜狐視頻直播,網(wǎng)友可以在搜狐視頻“關(guān)注流”中搜索“張朝陽”,觀看直播及往期完整視頻回放;關(guān)注“張朝陽的物理課”賬號,查看課程中的“知識點”短視頻;此外,還可以在搜狐新聞APP的“搜狐科技”賬號上,閱覽每期物理課程的詳細文章。
除了《張朝陽的物理課》外,在直播方面,搜狐視頻正持續(xù)打造知識直播平臺,邀請各個科學領(lǐng)域的頭部播主入駐,進行科普知識直播。包括中國運載火箭技術(shù)研究院專家錢航,直播講述航空航天事業(yè)發(fā)展史;北京交通大學理學院教師陳征博士線上開課——“奇趣的科學實驗”;中國科學院基因組學博士、元碼基因創(chuàng)始人田埂講解基因組學與生活的緊密聯(lián)系;天體物理博士劉博洋科普“日全食是怎么產(chǎn)生的”等。未來還將有更多知識播主入駐搜狐視頻,一起互動玩轉(zhuǎn)科學。
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