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量子世界为何使用复数系统?

(2015-05-26 04:22:17)

  量子世界发生在非常狭小的纳米空间之中,即使采用高倍电子显微镜也看不见其中发生的事件。但是,为什么需要使用复数系统来描述量子的行为?物理学家是不是在“故弄玄虚”?非也。为什么?

  记得,在南京大学数学天文系学习的时候,程开甲先生(英国狄拉克的学生)给我们讲解薛定谔波动方程的推导过程,其中涉及到方程解需要在复数系里面提取“实数部分”才行。当时,我对此十分疑惑不解。

   1926年的春天,薛定谔接连发表4篇论文,奠定了量子力学波动方程的基础,导出了波动方程,并且给出了方程的解(所谓“波函数”)。这4篇论文被学界所接受,为此,薛定谔获得1933年诺贝尔物理奖。



在第4篇论文中,薛定谔自己承认:在波动方程推导过程中,为避免出现4阶微分方程,采用了复函数作为方程的解(波函数)。从此,量子世界与复数有了“不解之缘”。

     在物理学中,4阶导数是没有任何实际意义的。薛定谔采用复数表示波函数是不得已的事情,并非是“故弄玄虚”。量子力学采用复数是一个绝对的创新。

  说明:薛定谔因患肺结核196114日病逝于维也纳,死后如愿被埋在了阿尔卑包赫村,在他的墓碑上刻着”波动方程“。复数永远”定格‘在量子世界。

袁萌 526



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