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【转】【简单易懂的现代魔法教程第一弹】第一章 从薛定谔方程开始

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IP属地:北京1楼2014-08-23 14:08回复
    1.1 薛定谔方程是干什么的
    我看大家提到薛定谔方程,懂的不懂的都搞出一套数学来,推来推去,不得要领。诚然,姐也学过量子力学,不过那都是陈年旧事,早在两年前,就已经全部忘光了。所以我今天给你们讲的魔法知识中,除了最开始的一点点,之后就不会包含什么数学成分,尤其没什么公式,老少皆宜,喜闻乐见。
    文章力求简单,所以有些概念深究起来也许不对,请懂行的各位轻喷。


    IP属地:北京2楼2014-08-23 14:08
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      2025-06-07 00:02:49
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      大家都知道,薛定谔方程是一个“二阶偏微分方程”。好,于是一些人止步于此(中枪请举手)。我们先来大概了解一下什么叫“二阶偏微分方程”。首先,它是一个“方程”,方程的基本形式就是F(x)=0。那么F()就称为函数,函数就包含两部分重要内容,按照高中比较好理解的称呼叫它们“自变量”和“因变量”,其实我更想叫它们“参数”和“返回值”。我们先看普通方程:
      F(x)=0, F:3x-3。
      求解这个方程的过程,也就是求x值的过程,它的解也就是x=1。那么“微分方程”也是一样,只不过方程中不仅仅有x,还有f(x)和f(x)的导数:
      F(x,f(x),f(x)*)=0, F:x+f(x)+f(x)*
      这个方程的解是什么呢,参考上面的普通方程,可以知道,它的解就是x,的值,还有f(x),f(x)*的值,奇怪,f()是什么?对了,我们一开始不知道f()是什么,所以f()这个“函数”的形式,也是微分方程的解的一部分。
      那么“二阶微分方程”,很明显就是方程中除了包含函数的一阶导数,还有二阶导数:
      F(x, f(x), f(x)*, f(x)**)=0
      “偏”的意思,和“偏微分”中的一样,指这个函数并不仅仅包含一个自变量,而是多个:
      F(x,y,f(x,y),以及它们的各种导函数)=0
      当然要继续讲下去,=0是说明这是一个齐次方程,再简化一些它还可以是线性的无旋的,这些词什么意思,再讲就变成数学课了,感兴趣的同学请自己阅读《数学物理方程》。
      好,数学课到此结束


      IP属地:北京3楼2014-08-23 14:09
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        可能有些人看晕头了,于是我们回头总结一下刚才讲了一堆的要点是什么:
        “薛定谔方程的解,不仅仅是一个数,还有函数本身”。
        也就是说,函数形式也成了自变量。那么解薛定谔方程得到的函数是什么函数呢?我想大家已经猜到了:就是波函数。那么解出来的值是啥?别急,这部分内容我们稍后再讲。哦,不过这不怎么重要。
        接下来我们看看薛定谔方程描述的是什么东西。说了这么半天,我们还没有吧薛定谔方程写出来,那么现在我们就写一下:
        F(x,y,z,t,E,psi(x,y,z),psi(x,y,z)**)=0, F:就是书上那一大堆(结果最后我还是懒得写出来)
        经过变形,它最后会变成
        Hpsi(xyzt) = Epsi(xyzt)
        关于这玩意是怎么回事,学过矩阵的人就会很好理解,不过对于没有学过矩阵的小盆友们来说,还是不要讲了,反正没什么关系。
        因为重要的事情要说两遍,所以一遍都没说完的事情一定不重要。嗯就是这样,薛定谔方程长什么样,和我们几乎没有什么关系。
        我们关心的是,他代表什么意思,这个问题我问过很多学完结构化学的人,大部分也答不出个所以然来。结果到头来就是很多人已经知道如何解薛定谔方程,我听说吧里大牛多,口算薛定谔方程还曾静成为过一种风气。可是如果你们不知道方程能干什么,那解出来又有什么用?


        IP属地:北京4楼2014-08-23 14:09
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          Q: 刚才说过,解薛定谔方程还解出一个波函数,那波函数是干啥的?
          A: 对于电子薛定谔方程而言,波函数就是这个电子本身的状态。有了这个波函数,我们就有了各种各样的物理量。除了能量,我们还能知道动量、角动量等等物理量。只要用各种物理量对应的算符去“作用”这个波函数就行。这些算符,名字就叫【给我动量】【给我势能】等等。用法是:
          【给我动量!】波函数 --》 动量出来了。
          简单易懂。
          Q:那这些算符都是谁发明的啊?
          A: 可能是物理学家。我讨厌物理学家。
          Q:那我电脑屏幕的薛定谔方程怎么写啊?
          A: 你可以去猛烈摇晃你的电脑屏幕,看它一共有几种动法。每一种动法都给他定义一个坐标,把这些坐标都集合写成r,那么薛定谔方程就是
          F(r,psi(r),psi(r)**) = 0 F:太长了写不下。


          IP属地:北京6楼2014-08-23 14:10
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