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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 量子化学 » 量化新手直通车 » 【求助】波函数有什么物理意义？
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xiliangcao

新虫 (小有名气)

[交流] 【求助】波函数有什么物理意义？已有18人参与

波函数图像是不是不可以理解为事 电子的运动轨迹。它是不是只是一种数学工具，没有明确的物理意义啊？
请明白人指点，谢谢。
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xiaoxiao985

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宏德博学，明礼行善
1楼2010-03-27 11:07:05
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

lonewolf659

铜虫 (小有名气)
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zhou2009(金币+2): 2010-04-20 08:24
aylayl08(金币+2):谢谢回帖交流 2010-04-20 18:27
heyo_123: 2010-04-26 16:45
。楼上几位的回复越来越有哲学的味道了。我也来凑个热闹，说的不对的，请高手指点。
我觉得波函数就是微观粒子的运动状态（或者说是存在状态，所谓状态函数），微观粒子的运动规律有类似波的性质（叠加，相干等），所以schordinger才猜出来个波动方程来描述微观运动（当然不是凭空猜得），波动方程的解就是波函数。至于怎么理解这个运动规律有波的性质，我也没彻底想明白，就推到波粒二相性吧，等高手说明，但一定注意，不要把宏观物体的运动轨迹，震动模式啊这些套到微观粒子上。
对宏观物体，我们习惯用可测量的物理量俩描述的状态（动量，位移等），但其实经典力学有三个表述形式，在哈密顿力学中也是用函数来描述物体的状态的，只是状态函数没有微观粒子的波动性（这点我只有个印象，如果有熟悉分析力学的高手，请帮忙指正，谢谢），体系的物理量也是通过算符对状态函数的作用得到。
打个比方，波函数就是体系全部的信息，而算符就像选择性很强的探针，我们想得到体系的哪些信息，就把相应探针拿来一测，这个物理量就出来了。
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差距，差距啊！
23楼2010-04-19 21:44:23
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yalefield

金虫 (文坛精英)

老汉一枚
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aylayl08(金币+2):感谢讨论 2010-04-13 21:13
heyo_123: 2010-04-26 16:44
引用回帖:
Originally posted by fooo at 2010-03-28 04:53:09:
其实学化学的人大可以不深究此事，因为哥本哈根学派虽然是正统的解释，但却不是唯一的解释，况且这一解释还受到爱因斯坦等众多科学家的质疑。总之，量子力学中的某些问题是现在的物理学家也说不清楚的，甚至可以提 ...

对于研究化学分子的反应和相互作用来说，能够表达电子的为数不多的有效方式，就是波函数。所以，完全就可以说，电子就是波函数，或者反过来，波函数就是电子。

这就如同一位遗腹子，父亲就是一张相片，相片就是父亲。
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10楼2010-03-28 07:49:06
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fooo

金虫 (正式写手)
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zhou2009(金币+3): 2010-04-13 11:09
错！电子不是波函数，波函数也不是电子，二者绝不能混淆。从化学角度讲，波函数就是轨道而非电子，空间波函数就是空间轨道，通常说的一个轨道上可填充2个电子指的就是空间轨道或空间波函数。
无论电子是否填充，轨道或波函数都是存在的，比如基态H原子有1s,2s,3s,...等，但它只有1s电子。
引用回帖:
Originally posted by yalefield at 2010-03-28 07:49:06:


对于研究化学分子的反应和相互作用来说，能够表达电子的为数不多的有效方式，就是波函数。所以，完全就可以说，电子就是波函数，或者反过来，波函数就是电子。

这就如同一位遗腹子，父亲就是一张相片，相片 ...

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11楼2010-03-28 09:44:21
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zhangmt

至尊木虫 (著名写手)

我叫MT
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aylayl08(金币+2):谢谢回帖交流 2010-04-20 18:27
heyo_123: 2010-04-26 16:45
引用回帖:
Originally posted by zhou2009 at 2010-03-27 13:46:23:
波函数的物理意义：

波函数是电子作为波的运动的状态。

这波，就是一种物理的存在，是用波函数去描叙这种存在的状态。

[ Last edited by zhou2009 on 2010-3-27 at 13:51 ]

显然周专家的这个答案是最正确的。
其他的演绎，都是从不同角度去理解。如盲人摸象，摸到鼻子就说像蛇，
摸到大腿就说像柱子，摸到尾巴就说像绳子。
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一群自以为正义凛然的年轻人将一切不能以科学解释的事情定性为封建迷信并大刀阔斧地进行消灭，其实这是修养不足学识浅薄的一种体现，也是可恶的偏执和愚蠢的自以
21楼2010-04-19 09:00:46
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sobereva

至尊木虫 (著名写手)

本人已永久离开小木虫
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zhou2009(金币+3): 2010-04-26 16:23
heyo_123(金币+3): 2010-04-26 16:46
经典力学中，体系的状态由粒子的坐标和动量描述，状态的变化决定于外势和牛二定律。
在量子力学中，体系的状态由波函数描述，状态的变化决定于外势和薛定谔方程。
对应关系如此而已，如果不抓住本质，过多的思考会陷入误区。

Born提出的只是对波函数的一种解释而已，在一定程度上建立二者观念上的桥梁。决不直接意味着电子的运动本质上仍然像一般观念上有着确定的轨迹。建议看看Jensen的Introduction to Computational Chemistry 2ed的第一章，从全局的角度探讨问题，很有启发。
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28楼2010-04-26 15:44:11
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fooo

金虫 (正式写手)
★
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不敢苟同。你可以看看周公度的《结构化学》，看看他是怎么说的。另外关于波函数，还可以参考《新量子世界》以及《上帝掷骰子吗》这两本通俗著作。
引用回帖:
Originally posted by xiliangcao at 2010-04-26 12:52:58:

错，波函数的平方才是电子的轨域或轨道，

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31楼2010-04-27 03:23:12
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recoli

金虫 (正式写手)
★
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来顶一下

刚看了量子史话，整个人都量子了，化学出身的我不敢妄言啊！
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32楼2010-04-27 04:40:48
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普通回帖

yalefield

金虫 (文坛精英)

老汉一枚
★ ★
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yjcmwgk(金币+1): 2010-03-27 17:42
heyo_123: 2010-04-26 16:43
波函数不是电子运动的轨迹。
波函数是电子运动的状态，更进一步来说，波函数就是电子。
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2楼2010-03-27 12:24:45
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xiliangcao

新虫 (小有名气)
引用回帖:
Originally posted by yalefield at 2010-03-27 12:24:45:
波函数不是电子运动的轨迹。
波函数是电子运动的状态，更进一步来说，波函数就是电子。

老兄，说的再直白一些吧，让小孩子都能听得懂，
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宏德博学，明礼行善
3楼2010-03-27 13:33:30
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zhou2009

版主 (著名写手)
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erylingjet(金币+1): 2010-03-27 15:03
yjcmwgk(金币+1): 2010-03-27 17:42
heyo_123: 2010-04-26 16:44
波函数的物理意义：

波函数是电子作为波的运动的状态。

这波，就是一种客观的物理的存在，它的物理意义就是电子以波的形式存在、运动，波函数则是在描叙这种存在的状态，所以波函数的物理意义就是波。

[ Last edited by zhou2009 on 2010-4-20 at 08:35 ]
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4楼2010-03-27 13:46:23
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quantumor

金虫 (著名写手)

快乐兔子
楼主显然为量子力学的陌路人，似乎完全不明就里——怪只怪现代人太急功近利，天天搞什么“应用”，几乎不知道什么是理论了。太可悲了。
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愿好运与快乐伴随你！
5楼2010-03-27 15:13:01
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fooo

金虫 (正式写手)
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zhou2009(金币+2): 2010-04-13 11:06
heyo_123: 2010-04-26 16:44
必须明确，微观粒子没有确定的运动轨迹，必须用量子力学来描述。波函数没有明确的物理意义，一般笼统地说波函数表示的是微观体系的运动状态。如果非要问波函数的物理意义，那就是波恩提出的统计解释，即波函数的模的平方正比于概率密度。
这些在结构化学上都是最基础的内容，作为做量化计算的人，应该知道这些。
引用回帖:
Originally posted by xiliangcao at 2010-03-27 11:07:05:
波函数图像是不是不可以理解为事 电子的运动轨迹。它是不是只是一种数学工具，没有明确的物理意义啊？
请明白人指点，谢谢。

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6楼2010-03-27 16:59:51
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mgtswtzc

金虫 (小有名气)
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zhou2009(金币+2): 2010-04-13 11:07
aylayl08(金币+2):感谢讨论 2010-04-13 21:12
heyo_123: 2010-04-26 16:44
根据哥本哈根学派的解释，波函数的复平方代表几率密度，而几率密度是一个物理量，因此它的平方根——即波函数本身就没有明确的物理意义，因此波函数可以为虚数（因为它不是物理量，不需要测量，当然可以以虚数的形式存在）。打个比较简单的比方，动量是一个物理量，可以测量，那动量的二分之一次方是什么？不知道，也没必要知道，这跟偶上面的解释是一致的。
可是波函数在有一种情况下有明确的物理意义，那就是当大量粒子共同处于一个状态的时候，波函数与粒子数目成正比。比如说大量光子可以同处于一个状态，这时候波函数就与该状态下的光子数目成正比。当然光子比较特殊，对于其他粒子，由于有泡利不相容的约束，不可能两个相同粒子处于同一状态。不过近些年发现的超导态，人们观察到electron pair的现象，认为这也是一种大量粒子处于相同状态的现象，其实phonto跟electron pair都是Boson
希望能帮到你
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7楼2010-03-27 17:16:30
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lfp2010

木虫 (著名写手)
引用回帖:
Originally posted by mgtswtzc at 2010-03-27 17:16:30:
根据哥本哈根学派的解释，波函数的复平方代表几率密度，而几率密度是一个物理量，因此它的平方根——即波函数本身就没有明确的物理意义，因此波函数可以为虚数（因为它不是物理量，不需要测量，当然可以以虚数的形 ...

是个专家
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8楼2010-03-27 23:27:58
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fooo

金虫 (正式写手)
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aylayl08(金币+2):感谢讨论 2010-04-13 21:12
heyo_123: 2010-04-26 16:44
其实学化学的人大可以不深究此事，因为哥本哈根学派虽然是正统的解释，但却不是唯一的解释，况且这一解释还受到爱因斯坦等众多科学家的质疑。总之，量子力学中的某些问题是现在的物理学家也说不清楚的，甚至可以提升到哲学的层次。
至于化学，就简单多了，好用就行。所以我们对波函数的理解不必像物理学家那样，拿过来用就行了。
引用回帖:
Originally posted by mgtswtzc at 2010-03-27 17:16:30:
根据哥本哈根学派的解释，波函数的复平方代表几率密度，而几率密度是一个物理量，因此它的平方根——即波函数本身就没有明确的物理意义，因此波函数可以为虚数（因为它不是物理量，不需要测量，当然可以以虚数的形 ...

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9楼2010-03-28 04:53:09
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