為什麼高中物理能用牛頓定律計算微觀粒子的速度和位置?不確定原理不是說不能同時知道粒子的位置和動量嗎?

時間 2021-05-31 13:10:04

1樓:崔xf

這跟高三老師騙你說,上大學了就自由了是乙個道理

高中物理的框架就是牛頓定律,大學物理的框架才會涉及到量子物理的測不准原理

什麼階段遇到的題目就需要用哪個階段的理論來解答,這也符合我們漸進認知的特點

2樓:Kevin Wayne

題主的疑惑是:為什麼中學階段利用經典力學來求解電子的運動,仍然可以得到正確的結果。

先說結論:因為中學階段求解電子等微觀粒子的運動軌跡,通常都是在巨集觀尺度下的運動。其速度可達幾公尺每秒,或者是幾十公尺每秒,甚至更高。

與電子本身的位移相比,其位移的不確定度完全可以忽略不計。而對於分子、原子內部的電子,其位移的不確定度本身就與分子、原子的尺度幾乎相當,如果利用經典力學求解,就會與真實世界存在較大的出入,此時必須考慮利用量子力學。

下面,我們做乙個簡單的估算。

對於陰極射線管中的電子束,電子速度約為 數量級。如果測量電子速度的精確度的 1/1000,即 。根據海森堡不確定性原理,可以求出位置的不確定度約為

。從 與 的數值看,在陰極射線管實驗的精度要求下,可以忽略。我們可以近似地認為,電子的位置和動量同時具有確定值。儘管電子是微觀粒子,但仍然可以利用經典力學求解出較為滿意的結果。

對於氫原子中的電子,其速度的數量級約為 ,位置的不確定度為原子的線度 。由海森堡不確定性原理,可以求出速度的不確定度約為

。這個數量級與電子本身的速度相比已經差不多了。所以, 不能忽略。求解原子中電子的運動,必需利用量子力學。

3樓:汪洋

3-1=? 小學生這樣回答:3個蘋果,吃掉1個,還剩2個,所以3-1=2. 如果問小學生1-3=? 他會懵掉。

初中引入負數的概念,擴充了自然數。

4的平方根是多少?小學生回答是2. 如果問-4的平方根是多少,他會懵掉。

引入虛數的概念,擴充了實數。

同樣,高中講牛頓力學,是低速運動的巨集觀物體的運動規律,高中實驗只能演示牛頓運動定律。如果跟他講在微觀領域牛頓定律不成立,他也會懵掉。

量子力學適用於微觀領域,擴充了牛頓力學。

所以,十幾級就老老實實的下死礦吧,不要考慮瑪拉頓的事情。

4樓:

蒲朗克常數可以限制動量和時間的量綱,時間和空間的量綱又可由光速限制。所以我們這個宇宙在低光速情況下,位置的機率方差(不確定性)極其小。

注:如果蒲朗克常數恆等於0,則沒有不確定性原理,則沒有量子力學。

本回答等價於@張浩 的回答。我只是從另外角度解釋一番罷了 。

5樓:丟貓

因為粒子模型是一種人的經驗模型,不是實際的物理定律,只是巨集觀低能量情況下的近似描述。

不確定性作為物質的內秉屬性,是量子力學的理論和實驗雙重說明/證明的。

6樓:張浩

具體算一下就知道了. 一定要動手算! 動手算!

不確定原理寫出來是 ,這裡 是約化蒲朗克常數, .

也就是說, 假如乙個物體的質量是100kg, 速度是100m/s, 動量就是10000kg m/s.

假如要精確到一億億分之一, 也就是說 =0.000000000001kg m/s, 可以算出這時 的下限是 .

這個精度放在高中物理裡, 夠了不?

但是到微觀世界就不一樣了. 乙個電子的質量是 , 如果它的速度是光速的1/10也就是 , 動量就是 .

如果要精確到千分之一, 也就是. 此時根據不確定關係, . 這個不確定度已經比原子還大不少了, 因此此時描述電子的位置是沒有意義的.

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