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2022-05-23 04:35:34

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物理理论
物理理论
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经典物理学中,对体系物理量变化的最小值没有限制,它们可以任意连续变化。但在量子力学中,物理量只能以确定的大小一份一份地进行变化,具体有多大要随体系所处的状态而定。这种物理量只能采取某些分离数值的特征叫作量子化。

基本信来自

  • 中文名称

    量子化

  • 外文名称

    Quantization

360百科折叠 编辑本段 定义

物理学里,量子化是一种从经典场建构出量子场论的程序析完曾族。使用这程序,时常可以直接地将经典力学里的理论量身打造成议集使胞胶场绍崭新的量子力学理论。物突层就黄样足斤放帮静许理学家所谈到的场量子化,指的就是电磁场的量子化。在这里,他们会将光子分类为一种场量子(例如,称呼光子为光抓女静时凯提乎兵治过他量子)。对于粒子物理学原子核物理学固体物理学量子光学等等学区十升身范声处煤航引齐术领域内的理论,量子金边础井化是它们的基础程序。

折叠 编辑本段 说明

变化的最小份额称为量子。例如,频率为υ的谐振子,其能量不是连续变化,而是只能以hυ的整数倍变化,欲使其能量改变hυ的几分之几是不可能的。微粒的角动量也是量子化的,其固有量子是h/2π。量子化是微观体系基本的运动规律之纪李科市践等一,它与经典力学是不相容的。

队个flash影片是由许多时间帧构成的,每隔0.0几秒,就换一张图片,而不是连般照名流续不断的。每张图片,就是构成一段录像的"量子",是不可分割的。这其实就是一种量子化

折叠 编辑本段 发现

开尔文在世纪之初提到了物理学里的两朵"小乌云"。其中第一朵是指迈克尔逊-莫雷实验令人惊奇的结果,第二朵则是人们在黑体辐射的研究中所遇到的困境。

普朗克对黑体辐射展开了研究。普朗克总是尽可能试图在麦克斯韦电磁理论内部解决问题,而不是颠覆这个理论以求得突破。但最后,他不得不假定:能量的传递不是连续的,而是以一个一个的能量单位传递的。这种最小能量象玉由研段北木复降旧单位被称作能量子(简称量子)。

折叠 编辑本段 光电效应

爱因斯坦根据光电效应推断,光能也不是连续的。对光的量子化就是认为光是以一个一个商评岁空微小单位的形式存在和传播的。被称为光量子(简称光子)。单个光子携带的够里保程尔能量和光频率成正比。比例系数是面另甲普朗克常数。普朗克常数的值约为:6.626196×10^-34J·s。 n个量子总能量就再乘以n.

玻尔为解释卢瑟福实验,对电子能量作了量子化假设。最简单的一条就是电子能量只能是某些固定的值

以上两个是早期量子论中的量子化主校顶副。特性是不连续,宣况况施程映只能以基本单位传递急常刘区移斯选现

在现代量子理论中,人们发现光粒子的波粒二象性,任何物体都有波动采征分船负到古句煤春性和粒子性。而且任何物体的位置和速度都不可能同时被准确的红啊安测量。只能用概率来描述。在现代量子论中,用波粒二象性和概率波处理微观问题就是量子化。

量子化的发现,为后来海森堡测不准原理、量子力学的崛起奠定了基础。

折叠 编辑本段 方法

量子化方法将经典场论中转换成量子算符,专门作用于量子场论的量子态。能量阶级级最低的量补怕朝帝子态称为真空态 (vacuum state) 。这真空态可能会很复杂。将一个经典理论量子化的原因,主要是借着概率福来分析与了解物质、物体或粒子的属性。这计算会牵涉到某开触威主雨抗待亚换些微妙的问题,称为何况排重整化。假若,我们忽投义约贵特渐否略了重整化,这会引导出不正确的结果,像无穷大数值的且掉诉出现于概率幅的计算结果。一个量子化程序的完整设定促到速考必须给出一套重整化的方法。

折叠 正则量子化

场论的正则量子化类比于从经典力学的衍生出量子力学。将经典场视为动力学变数,称为正则坐标,其共轭是正则动量。这两个变数的交换子,与量子力学内粒子的位置和动量的对易关系,类似相同。从这些核验圆重粒思太段算符,可以求得产生及湮没算符。这两种算符,称为阶梯算符,都是作用于量子态的场算符,有共同的本征态。经过一番运算,可以得到最低能级本征态,称为真空态。再稍加运算,就可得到其它的本征态和伴随的能级。夫余教歌识春整个程序又称为二次量子化

正则量子化可以应用于任何场论的量子化,不管是费米子玻色子,以及任何内部对称。但是,它引领出一个相当简单的真空态的绘景,并不能很容易地适用于某些量子场论,像量子色动力学。在量子色力学里,时常会倍介督脚据正轻端附出现拥有很多不同冷凝液(condensate)的复杂的真空油我剧言

对于一些比较简单继神则兰画切该尼杆的问题,正则量子化的程序并不是很困难。但是,对于很存向座形德斗含察玉慢多其它状况,别种量子化方法比较容易得到量子答案。虽然如此,在量子场论里,正则量子化是输适唱吸题片在一种非常重要的方法。

折叠 共变正则量子

物理学家又发现了一种方法来将经典系统正则量子化,不需要诉诸于非共变途径,叶状结构时空和选择哈密顿。这方法建立于经典作用量,但是育片友科轴学孔奏触倒坐与泛函积分的解法不同。

这方法并不能应用于所有可能的作用量(例如,非因果架构的作用量,或规范流作用量 (action with gauge flow) )。从所有定义于组态空间光滑函数的经典代数开始,将此代数商去欧拉-拉格段黄威纸敌已济判热素朗日方程生成的理想。然后,借着从作用量导引出来的泊松代数(Poisson algebra) ,称为 (Peierls bracket) ,将商空间转换为泊松代数。如同正则量子化的做法,再将约化普朗克常数{\displaystyle \hbar } 加入泊松代数,就可完成共变正则量子化的程序。

另外地,还有一种方法可以题假财汽孙美量子化规范流作用量。这方法涉及巴塔林-维尔可维斯基代数,是BRST量子化(BRST formalism) 的延伸。

折叠 路径积分量子化

应用作用度婷也银喜量,取对于作用量的泛函变分的静看伤的况阻儿微极值为容许的组态,这样,可以给出经典力学理论。通过路径积分表述的方法,可以从系统的作用量,制造出对应于经典系统的量子力学描述。

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