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薛定谔和波动方程（第1页）

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薛定谔和波动方程

在玻尔和海森伯发展他们的关于原子的数学图像的同时，一位名叫埃尔温·薛定谔的奥地利物理学家提出了一种不同的思路。他认为整个亚原子世界是由波组成的。这一理论被称为波动力学，而以他的名字命名的著名方程则描述了这种“量子”波随时间产生的变化。

每一个物理和化学专业的学生都会学习薛定谔方程。在这儿解释它会花很长时间，你只需要知道它提出了一个数学量叫作波函数。波函数本质上是一组数字，通过一个方程式描述不管是如电子这样单个粒子的状态，还是相互作用的整个粒子系统。我们可以通过波函数得到所有我们可能知道的关于方程式所描述的东西的信息。我们可以把薛定谔方程看作量子世界里的经典运动方程。它们都包含距离、速度和加速度，但两者有一个关键区别。如果知道某物——比如说一个下落的苹果——所处的位置，以及它在任何时刻的运动速度，那么我们就可以精确地计算出它什么时候会砸到牛顿的头上。但是，如果知道一个电子的状态和位置，并且跟踪它随时间变化的波函数，我们却只能计算出电子未来出现在某处的概率。我们无法得出精确结果，而且在量子的世界里，我们必须放弃确定性。

电子轨道实际上更像是描述电子“最有可能在哪里”的概率云。这与教科书中描述的微型太阳系的图景——电子围绕原子核沿圆形轨道运行——相去甚远。

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