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用薛定谔方程探索宇宙的终极意义

 hyqg8 2020-04-22
用薛定谔方程探索宇宙的终极意义

薛定谔和他的薛定谔方程。

薛定谔方向是1926年奥地利理论物理学家薛定谔提出的。它描述微观粒子的状态随时间变化的规律。微观系统的状态由波函数来描写,薛定谔方程即是波函数的微分方程。若给定了初始条件和边界的条件,就可由此方程解出波函数。

薛定谔方程(Schrodinger equation)在量子力学中,体系的状态不能用力学量(例如x)的值来确定,而是要用力学量的函数Ψ(x,t),即波函数(又称概率幅,态函数)来确定,因此波函数成为量子力学研究的主要对象。力学量取值的概率分布如何,这个分布随时间如何变化,这些问题都可以通过求解波函数的薛定谔方程得到解答。这个方程是奥地利物理学家薛定谔于1926年提出的,它是量子力学最基本的方程之一,在量子力学中的地位与牛顿方程在经典力学中的地位相当,超弦理论试图统一两种理论。

薛定谔方程是量子力学最基本的方程,亦是量子力学的一个基本假定,其正确性只能靠实验来确定。

量子力学中求解粒子问题常归结为解薛定谔方程或定态薛定谔方程。薛定谔方程广泛地用于原子物理、核物理和固体物理,对于原子、分子、核、固体等一系列问题中求解的结果都与实际符合得很好。

薛定谔方程的推导过程就不做介绍了大家自行查阅,接下来我们来聊这个神奇的方程。

用薛定谔方程探索宇宙的终极意义

上面是薛定谔方程时间微分写法,大家有没有注意到方程式中有一个复数i和普朗克常量h。复数i是空间旋转算子,这个概念在上一篇文章物质波函数推导过程里介绍过了

用薛定谔方程探索宇宙的终极意义

也就是说i在几何空间上的意义就是旋转90度。那么量子波函数也就是量子在三维空间某个时刻的状态就是一个有关于普朗克常量和粒子当前能量有关的具有运动方向的矢量旋转90度才是当前粒子真实三维空间状态。那么在旋转前粒子状态和旋转后粒子的状态存在矢量垂直关系,我们在维度空间里有个概念就是三维向四维扩展时存在一个和三维空间垂直的方向,粒子的三维空间运动状态是粒子在四维空间的运动状态的投影,也就说四维空间的粒子运动可以描述为粒子不停地穿过无数三维空间,刚好在我们所处的三维空间粒子某一时刻的状态就是四维空间中该粒子穿过该三维空间时的四维切面空间状态。那么粒子在三维空间位置的不确定性就好理解了,设想粒子在四维空间里以无穷大的速度运动,那么在四维空间里某一切面的三维空间里每个时刻总有该粒子穿过的痕迹,这也就解释了微观粒子位置的不确定性。

我们知道一个不受原子核束缚的自由电子在某一时刻可能出现在三维空间中的任何位置,这种自由态暂且称它为离散态,那么当电子回归原子核束缚后,这种离散态就塌缩为基态,即在原子核附近离原子核越近,电子在这个位置出现的概率越大,相反则概率越小,这就是薛定谔方程关于粒子状态描述的精髓所在。

那么我们继续探讨,假定一个基础粒子也就是现在流行的弦统一理论,这个基础弦粒子构成所有微观粒子,假定这个粒子在四维空间中以无穷大的速度无规则运动,在它出现次数多的地方自我耦合产生各种次生粒子,这种次生粒子耦合又产生质子,原子,分子到宏观物质,其中一种耦合粒子希格斯波色子与其他粒子耦合产生有质量的粒子,这就是物质质量的来源。(希格斯波色子于2003年在欧洲核子研究所的粒子对撞机对撞实验发现,该粒子又叫希格斯场,我们知道粒子就是场,场就是粒子)。这种物质质量形成的机制叫希格斯机制。那么在三维空间中粒子就表现出了概率性也就更好理解了。

前方高能:在四维空间中有且只有一个粒子以无穷大的速度无规则运动,在它出现次数多的地方形成粒子的聚集,形成了我们赖以生存的地球和宇宙,而在它出现次数少的地方则形成了真空。那么我们所处的三维宇宙(宇宙所处的空间是三维空间的原因在以后的节目中我会给大家证明,在这里不做介绍)我们所处的三维空间是这个四维空间里无数四维切面的其中一个,所以有无数三维宇宙存在于四维宇宙。在这里世界和道德经里讲的道生一,一生二,二生三,三生万物完美契合了。也符合佛经所讲的凡所有相,皆属虚妄,一切有为法,如梦幻泡影,如露亦如电,应作如是观。这个最初的基本粒子就是道,也就是宇宙的本源意识产生的。换句话说宇宙就是一个本源意识,我们的意识是本源意识分离出来的,我们的万事万物,所有人和宇宙里所有的智慧都是紧密相联的。意识,宇宙,道德经上讲的道在这里完成了统一。

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