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高中生想了解相对论

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您好,您的"初中生也能看懂的狭义相对论"我非常想拜读,因为我是一个结构化学爱好者,想学习量子力学,就必须先看懂相对论,所以想把他打印出来带到学校学习,但是图片版本不太好打印,可否提供一份Word版本呢?如果不方便就当我没有问过@狐说笆道


IP属地:黑龙江来自Android客户端1楼2025-08-24 13:52回复
    化学理论确实和量子力学有关,但是和相对论没什么关系,另外想学相对论最好不要使用来路不明的文档,因为错误很多


    IP属地:湖南来自Android客户端2楼2025-08-24 13:59
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      2026-01-20 22:33:47
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      有Word文本,你这一问,我才想起来可以上传到百度文库,你稍等。


      IP属地:贵州来自Android客户端3楼2025-08-24 17:10
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        相对论和量子力学是两个不同的理论,两者关系不大,只有少量内容相关,比如在推导质能方程时计算光在不同参照系中的能量,就涉及到了量子力学的光子能量与频率的关系。相对论和量子力学都不能用经典力学思维去考虑问题。当年我上大学接触了一点侠义相对论和量子力学,都没学明白,后来好容易学明白了狭义相对论,发现要撇开惯性思维,换一种思维方式去理解,再后来发现量子力学也要换一种思维方式去理解,以前想不通的某些问题就豁然开朗了。


        IP属地:贵州来自Android客户端4楼2025-08-24 17:32
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          结构化学和量子力学都不需要相对论


          IP属地:四川来自iPhone客户端5楼2025-08-24 18:35
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            关于量子力学,我只是大学工科课程接触了一点点,当时学不懂,在学懂狭义相对论后换一种思维方式去理解,感觉有点领悟,可以给你介绍一下,希望对你有点帮助。
            当年对光的干涉和偏振就有困惑。学量子力学之前,就知道光是连续的波,但学到光子之后,就觉得光是由一系列相互独立的光子组成,然后问题就来了,光的干涉,如果是不同光子分别通过双缝干涉,那么光子要有足够的密度才能发生干涉,如果随便假设几个数据计算一下,能基本满足这样条件的强光的能量密度会大得吓人,更不可能是很弱的光能发生干涉。那么就只能是同一个光子同时通过双缝甚至多缝来发生干涉了,那么,一个光子是怎么分成几份同时通过双缝或多缝的?如果以经典力学的思维去思考,想破脑袋也想不出来。还有偏振,自然光自然是光子的偏振方向各异,如果要一部分光通过偏振片,要么是透过去的光子的偏振方向是以某角度为中心的一个范围,要么是要有一部分光子的偏振方向旋转,这个如果不进行定量计算相对来说还好解释,但冰洲石的双折射现象就不好解释了,从某些特定方向的光经过冰洲石,会出现两个清晰的像,也就是一个点发出的偏振方向各异的光子,经过冰洲石后,分为折射角度不同的两道光,而不是因为偏振方向各异,折射角度是一个范围形成一条线的像。
            后来看别人计算光的偏振问题,直接把光束当成波计算,压根就没有考虑什么光子,然后我换一个思维方式去理解光,光的波粒二象性不是指光是由一个一个有波性的光子的简单组合,而是光就是连续的完整的波,电磁理论上完全的电磁波,只是当我们试图将光的能量不断细分时,会发现它的能量不是可以无限细分的,而是最小单位E=hν(注意这里ν是希腊字母Ν的小写,而不是英文字母V的小写,在量子力学中表示频率,与经典力学中用f表示频率是一样的物理意义)的一份一份的,每一份最小单位的能量就是一个光子。也就是说,如果你用某种方法去检测很弱的光的能量,虽然光是连续的,但你无法连续检测到它,你只能不连续的检测到E=hν的一份一份的光能,在不同位置,理论上光的强度不一样,你能检测到光子的几率也不一样。这个跟相对论一样,你不能用经典力学的思维去思考它是什么样,为什么是这样,你只能认为微观世界与宏观世界本就不一样,量子就是这样的性质。也就是说,几率波不是说量子按波函数的几率出现,而是完整的波,但要检测它的时候却只能按波函数的几率检测到它。当你这样理解了光的波粒二象性后,你就能很容易理解干涉、偏振等现象了,光的干涉和偏振就是按完全的波进行的,但如果你想去检测,就只能按波函数的几率检测到一个个的光子。


            IP属地:贵州6楼2025-08-25 17:29
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              他说楼中楼内容过长,我就另起一个楼了@狐说笆道 好的好的,非常感谢,已经阅读完毕,是这样,目前有这样的问题,就是电磁波是不是概率波?我们在光子的双缝干涉实验中,其实就是不断地减少电磁波的能量,只至于到最后发出电磁波的能量达到了一个不能再减少的最小值hv,我的想法和您是一样的,就是认为及时能量是不可分割的最小值,它对应的也是完整的电磁波,那就很好解释干涉和衍射现象,因为它具有一个完整波的属性,主要问题在接收光屏上,我们知道我们能接受的最小能量就是这个hv,由于它是最小值,我们也可以理解,为什么打在光屏上的只能是一个点被照亮,但是到底哪里被照亮,我们又确实需要一个概率函数去描绘,所以我的想法是,这份hv的能量传递到哪里是概率波描述的,但是发生干涉和衍射的不是概率波,如果说电磁波就是概率波,那么对应波函数模平方对全空间的积分应该为1,但是我觉得描述电磁波的波函数不具有这样的性质,所以我现在产生了这个,电磁波是否也有一种神奇的概率函数,去描述能量的流向,流向到哪一个相长干涉的区间里。但是这样想又会伴随一个问题,我们在单电子的双缝干涉实验中,又确实用德布罗意波这个概率波去解释干涉现象,也就是概率波也可以干涉和衍射,那么所以现在迫切需要得到解决的就是电磁波是不是概率波,如果是,那么就应该有一种不同于电磁波本身的描述来刻画统计概率,如果不是,那么到底是咱们假设的hv也具有完整的电磁波发生了干涉,还是hv的概率波发生了干涉呢?鄙人极其拙劣的看法,如果有非常基础的错误还请不要嘲笑,因为真的只有高中水平


              IP属地:黑龙江来自Android客户端7楼2025-08-26 00:49
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                梁灿彬老师的《从零开始学相对论》啊,小书很便宜的,大学物理也能分期下载


                IP属地:河南来自Android客户端8楼2025-08-26 07:03
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                  2026-01-20 22:27:47
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                  只要看懂洛伦兹 和麦克斯韦,基本就能懂了


                  IP属地:上海9楼2025-08-26 09:03
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                    说到底,你还是没有完全撇开经典力学的惯性思维,还没有完全看明白我6楼的意思,还在纠缠于波与概率波的区别。
                    我这样跟你说吧,其实任何波都可以说也是概率波,比如水波,它其实也符合量子力学概率波的概念,只不过,因为水波的频率ν太低,所以单个水波子的能量实在是太低太低,所以我们根本没有办法检测到单个的水波子,你可以想想,单个的可见光光子虽然可以检测,但已经是比较困难了,而水波的频率要比可见光低十多个数量级,所以如果你有能力检测到水波的能量的最小值是可见光光子的级别,那么,你去检测水波子,至少要有千亿个级别的水波子你才能检测到,所以,就算水波真有粒子性,你压根不可能检测到单个的水波子,你能检测的是一次千亿万亿甚至更多的水波子,所以你只能看到它的波性而看不到它的粒子性,你就以为它的能量是可以无限细分的。从理论上,即使你能做到让针尖上一个原子去探测水波或声波,它能探测到的能量的最小值也不可能比一个可见光光子的能量小多少,所以,事实上我们就不可能从理论上制造足够精确的检测工具。撇开实际的可能性,我们纯假定你能检测到足够小的能量,那么,当你去检测水波子时,你也会发现水波与光波是一样的,水波子是呈概率分布,只是足够多的水波子才构成了宏观上的纯水波,从这个角度说,水波其实也是概率波,只是我们无法探测到单个的水波子,所以宏观上看它就是不具粒子性的纯波。


                    IP属地:贵州10楼2025-08-26 09:39
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                      关于物质波,以前看过这样的资料,说是德布罗意的毕业论文是把相对论的质能方程E=mc²与量子力学的公式E=hν拿过来做文章,把一个经典力学意义上质量为m的基本粒子,用质能方程换算成一份mc²的能量,这一份能量又用量子力学的公式换算成一个hν的波,也就是ν=E/h=mc²/h,于是经典力学上的基本粒子,也就成了量子力学上的波。德布罗意的老师看他的毕业论文,闻所未闻,但鉴于他的相对论和量子力学都学得够扎实,论文又无懈可击,老师还是给了他通过,他得以顺利毕业。然后德布罗意的老师拿他的论文也只能去请教爱因斯坦。当时爱因斯坦正被某个问题困扰着,看到德布罗意的论文后,马上解决了困扰他的问题,所以爱因斯坦判定德布罗意的创新性论文是正确的。把基本粒子用质能方程和量子公式等效出来的波就是物质波,因为是德布罗意先提出来的,所以也叫德布罗意波。
                      既然质量为m的粒子也是一份频率为mc²/h的波,那我们也可以直接把一个基本粒子理解成一个驻波(在小范围内形成振荡的波),于是测不准原理可以这样理解:一个粒子就是一个驻波,但我们每次检测都只能在驻波所在的范围内的一个点的位置检测到它,如果我们某次检测发现它在驻波的中心,就说明检测的位置很准,但下一次检测,它在波范围的任意一点上,就说明检测到很准的位置时,你根本不知道它的运动状态是什么状态,它可能是任意方向上的任意大小的速度;如果某次检测发现它在离中心很远的地方,说明测得的位置很不精确,但下一次检测,它大概率在中心附近的小范围内,小概率在离中心较远的区域,于是在检测到位置很不精确的同时,我们可以得到它大致的运动方向和速度,也就是运动状态较精确。
                      电子这个级别的粒子,粒子性是比较明显的,所以我们通常把电子按经典力学上的粒子来考虑,但电子的波性也是比较明显的,所以电子可以用来做双缝干涉实验,而它可以同时通过双缝,所以也不能简单地把它理解为具有波性的粒子,而是完完全全就是波,它的粒子性只代表它的能量是一份一份的,每一份有确定大小的质量并含确定的电量。至于中子、质子,其实也可以把它理解为驻波,只不过因为它的质量比电子大三个数量级,所以即使波的相速度可以达到2倍光速,仍会因为频率太高而导致波长和振幅太小,所以我们难以检测到它的波动,所以它的性质就很接近经典力学意义上的粒子。所以,质量越小的,波的波长和振幅越大,波性越明显,质量越大的粒子,波长和振幅越小,波形越不明显,而粒子性越明显。
                      量子力学上把原子核外的电子称为电子云,我们可以理解为电子就是以驻波的形式存在于原子核周围,跟云一样,但如果去检测,又每次只能在某一个位置检测到电子,所以看起来电子又是以几率的方式出现在电子云的范围。所以,中学化学把原子中的电子按电子在原子核外的轨道上运行,其实只是为了方便学生理解原子的结构而使用的并不正确的模型。


                      IP属地:贵州11楼2025-08-26 16:51
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