量子力学的基本内容

2．量子力学的基本内容

量子态的概念、运动方程、理论概念、观测物理量之间的对应规则和物理原理都是量子力学所包括的基本原理。

一个物理体系的状态在量子力学中，是由态函数来表示的，在这里态函数的任意线性叠加仍然代表体系的一种可能状态。体系状态是随着时间而变化的，而且它的变化遵循一个线性微分方程，由满足一定条件的、代表某种运算的算符来表示这一方程预言体系的行为以及物理量；如果测量处于某一状态的物理体系的某一物理量的操作，则与代表该量的算符对其态函数的作用相对应；而其中的测量的可能取值，取决于该算符的本征方程，由一个包含该算符的积分方程来计算测量的期待值。

态函数的平方代表作为其变数的物理量出现的几率。通常可以根据这些基本原理并加上一些其他必要的假设，这样一来，量子力学就能够用来解释原子和亚原子的各种现象了。

更加重要的是，量子力学的运动方程也是因果律方程。如果体系的某一时刻的状态被了解的时候，人类就以运动方程为根据来预言它的未来和过去任意时刻的状态。值得注意的是量子力学的预言和经典物理学运动方程的预言从性质上来说是截然不同的。经典物理学理论中，如果要对一个体系进行测量，是不会改变它的状态的，它仅有一种变化，而且按照运动方程逐渐演进。正是这个原因，才使得运动方程能够对决定体系状态的力学量作出正确的预言。然而，在量子力学中体系的状态却有两种变化：其一，体系的状态按运动方程演进，属于可逆变化；其二，测量改变体系状态的不可逆变化。正由于此，量子力学对决定状态的物理量只能给出理量取值和几率，不能给出确定的预言。

在低速、微观的现象范围内，量子力学具有普遍适用的意义。不仅如此，量子力学还能够为现代物理学提供一定的基础，有利于推动现代科学技术中的表面物理、半导体物理、凝聚态物理、粒子物理、低温超导物理、量子化学以及分子生物学等学科的发展。