一点科普....

2万 · 2016-6-7 10:40

想科普一下，不过关于下面将要说的，就其内容而言只能是一点点（甚至是那么一点点都可能达不到），所以说仅是“一点科普”。
虽然是说“一点科普”，那么对于一些基础概念的理解基本也是勉强够了。这个社会，讲究的是效率和性价比，这里就按此玩吧。

2万 · 2016-6-7 10:42

我说过两句话：

如果没点《概率论》（含数理统计和随机过程）之基础，谈论“噪声”基本不会太靠谱！

若没有《量子力学》和《固体物理》之基础，谈论“本构关系”基本不会太靠谱！

如果要真的靠谱，《概率论》和《量子力学》是必须要学的，而且必须是系统地学（不是那种随便翻翻地学）。

2万 · 2016-6-7 10:46

这里，不可能系统地讲这些相关的东西，只能是最最简单地提几点。

关于《概率论》，那是数学，仅给几个最基本的基础定义，自己体会一下这些定义中的要素。

2万 · 2016-6-7 10:47

关于《量子力学》，这里稍微多说点，先给几个公设（或称公理）：

2万 · 2016-6-7 10:47

现今，《量子力学》早已经公理化了，即由一组第一性原理推出所有的理论结果。而这些第一性原理只要基于其的理论结果符合实验验证，那么就是可接受的。当然，如果第一性原理还具有某种直观性，那就更好了，但这不是理论必须的。

2万 · 2016-6-7 10:48

下面关于《量子力学》的第一条公设中的几率解释说明一下，从中可以看到其某种直观性。

由实验早已经证明，微观粒子不可能单纯地用粒子性和波性来描述。其实，简单想想也可以理解，基本粒子怎么可能被你们这些凡人俗子那么容易地看到呢？当然，真正的原因是你必须用更为基本的粒子作为工具去观察这些基本粒子，逻辑上就是不可能的事，除非所观察的已经不再是基本粒子了。此外，不仅基本粒子不可被直接观察，它的行为也表现出经典动力学所不能解释的属性。

那么，基本粒子是否可以表示成某种波的波包？理论证明，那也是不可能的，若此必然色散！

2万 · 2016-6-7 10:49

左右为难之下，波恩提出了所谓的“几率解释”（哥本哈根学派）。

首先，承认基本粒子就是以颗粒的形式存在，但不再去纠结其具体的结构（甚至其大小）。基本粒子按某种概率出现在时空中，这个概率空间密度就是其波函数的模平方，而其波函数呈现出某种波动性。这样，就巧妙地将粒子和波融合在了一起。

根据波恩的“几率解释”，解释了几乎所有的实验结果！

那么，波函数遵循什么规律呢？那就是薛定谔方程！而薛定谔方程本身就是个公设（当然原则上其还可以从最小作用量原理推得，但一般就以此方程作为公理）。

2万 · 2016-6-7 10:50

由薛定谔方程得到的一个非常有用的结果就是势垒贯穿，即基本粒子可以贯穿比其动能更高的势垒，这在经典物理中是完全不能解释的。需注意的是，基本粒子的势垒贯穿是以某种概率出现的，但是贯穿的必须是整个粒子！

2万 · 2016-6-7 10:50

最后是全同性原理，这是泡利不相容原理的基础。

泡利不相容原理说，一个体系内的费米子（电子就是费米子）不可能占用同一个态！而有限体系内的量子态是有限且分裂的。根据固体中薛定谔方程的解，固体体系内所有的量子态按能量可形成一个个能带，能带内的量子态能量间隔非常小，几乎可以认为是连续的。而能带间的能量间隔由具体材料确定，可以很大以至于几乎不可能发生跃迁，也可能比较小以至于稍加温度就可能发生跃迁。

电子要在固体内定向运动，必然要加速（即动能增加），这就需要发生量子态的变化。如果仅存在被电子填满的能带，那就根本不可能加速，故也就没有电流可言。要有电流，必须存在有电子但非满的能带。这些存在于非满能带的电子也被称为自由电子，自由电子在电场的作用下可以在体系内自由运动。

2万 · 2016-6-7 10:53

当然，能带理论并不是那么地简单的。特别在半导体物理中，能带理论起到了非常重要的作用，但也是其复杂性，一般的教科书中不是回避就是仅简化说明而已。

只看该作者 · 2016-6-7 10:56

晕，看来我是小学生。。。

只看该作者 · 2016-6-7 11:14

本帖最后由 AD797 于 2016-6-7 11:16 编辑

HWM 发表于 2016-6-7 10:42
我说过两句话：

如果没点《概率论》（含数理统计和随机过程）之基础，谈论“噪声”基本不会太靠谱！

你真的这些特别是量子力学，固体物理，不要说写程序画板子的电子工程师，就是物理科班出身的也迷迷糊糊吧。
另外，对于你说的“没有《量子力学》和《固体物理》之基础，谈论“本构关系”基本不会太靠谱”，建议你推公式之余，看看电磁学的历史，了解一点物理学史。电磁场理论已经相当成熟的时候，量子力学还不知道在哪呢

2万 · 2016-6-7 11:23

AD797 发表于 2016-6-7 11:14
你真的这些特别是量子力学，固体物理，不要说写程序画板子的电子工程师，就是物理科班出身的也迷迷糊糊吧 ...

注意我说的是“本构关系”，那在经典电磁学中是输入！

只看该作者 · 2016-6-7 11:28

本帖最后由 crazybee 于 2016-6-7 11:29 编辑

大师应该去做一些基础研究，做出成绩来，而不是在这里浪费生命。。。

推动科学发展，造福全人类。扬名立万。。。

2万 · 2016-6-7 11:28

此外，搞材料的几乎不可能不学《量子力学》。

而《量子力学》也是《普通物理学》中的一部分，只是在那里仅是个导引而已。

到了《量子场论》（量子电动力学），那就更别说了！

2万 · 2016-6-7 11:33

此帖，并不是鼓励各位去学《量子力学》。说实在的，若没有物理背景，《量子力学》不可能学全（包括四大力学中的其它三大力学）。

此帖的目的仅是让各位了解一下《量子力学》的“味道”，吃不吃那一套，完全取决于你自己！

只看该作者 · 2016-6-7 11:38

HWM 发表于 2016-6-7 11:23
注意我说的是“本构关系”，那在经典电磁学中是输入！

量子力学之前电磁学中的本构关系就有了，基于宏观的，基于实验的。
量子力学或许理论上，从微观上解释这种关系。

只看该作者 · 2016-6-7 11:42

HWM 发表于 2016-6-7 11:28
此外，搞材料的几乎不可能不学《量子力学》。

而《量子力学》也是《普通物理学》中的一部分，只是在那里仅 ...

我见到的，现在搞材料的天天研磨材料，配不同成分，天天做实验，书都不要看。搞材料的基本就是实验活。

说实话，量子力学对于工程师没啥用。无非告诉大家微观世界和宏观世界不一样的。其他有什么用？

只看该作者 · 2016-6-7 13:41

AD797 发表于 2016-6-7 11:42
我见到的，现在搞材料的天天研磨材料，配不同成分，天天做实验，书都不要看。搞材料的基本就是实验活。

...

，书到用时方恨少。。。

只看该作者 · 2016-6-7 13:44

大家保持队形

一点科普....

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