一維諧振子的自由度（從一維諧振子看波粒二象性的由來及其物理本質）
2023-10-22 22:44:43
從一維諧振子看波粒二象性的由來及其物理本質
司 今
（安徽蚌埠學院 蚌埠 233000）
摘 要 ：一維諧振子是物理學中及其的重要模型，它不僅體現在經典力學、經典電磁學中，在量子力學中也能體現出來，可以這麼說，自普朗克用一維諧振子模型研究黑體輻射成功以後，愛因斯坦的光量子、德布羅意的物質波、玻爾的經典原子理論、薛丁格的波函數方程都與諧振子模型有關，更深刻地講，量子力學的波粒二象性正是用一維諧振子模型去研究粒子運動的產物，沒有諧振子模型，也就沒有所謂的波粒二象性結論。
本文正是通過對一維諧振子的理解和分析，探討波粒二象性的起源與本質，為現代物理學正本清源開闢了一條新思路。
關鍵詞：一維諧振子 電磁波，能量子 光子 德布羅意波 薛丁格波函數 波粒二象性
中圖分類號： 0441 文獻標識碼：A
0、 引言
現代物理學真正起源於伽利略的運動學與克卜勒的天體運動論，牛頓為了給克卜勒第三定律找到本源，在繼承伽利略、克卜勒理論的精華後提出了萬有引力定律，麥克斯韋在繼承經典的電與磁經驗理論後，提出了電磁統一及電磁波理論，愛因斯坦為了給萬有引力找到根源，在繼承伽利略、牛頓思想精華後提出了時空彎曲產生力的觀點，……現代量子力學也是在繼承前輩和自身精華後，提出認知新觀點的集成；不過特別要注意，現代量子力學拓展的精華不是什麼波粒二象性、量子糾纏、機率波等匪夷所思的概念，而是能量、角動量的轉化與守恆，自旋、磁矩與電磁之間的場效應。
讓人困惑的物理描述不應是對物理本質的描述，如波粒二象性問題，二種在自然界根本就不可兼容的東西非要柔和到一起，那就肯定會讓人匪夷所思；對此困惑的釋解，解鈴還須繫鈴人，這就須從波粒二象性得出的歷史資料上去查找讓人產生困惑的根源。
任何波的產生都來自于波源的振動，波運動只是傳播波源振動的一種形態，因此，研究波問題就繞不開波源振動，大自然中最簡單的波源振動是簡諧振動。
回顧波史，從簡諧振動到簡諧波動，從LC振動到偶極振子，從電子諧振子到電子軌道躍遷，這每一步變遷無不體現了一維諧振子及其演變的身影，本文正是想從一維諧振子入手，去揭開現代物理學「波粒二象性」迷霧之旅。
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The origin and physical nature of wave-particle duality from the perspective of one-dimensional harmonic oscillator
Si jin
(Anhui Bengbu College, Bengbu 233000)
Abstract: One-dimensional harmonic oscillator is an important model in physics. It is not only reflected in classical mechanics, classical electromagnetism, but also in quantum mechanics. It can be said that since Planck used one-dimensional harmonic oscillator After the successful model study of black body radiation, Einstein's light quantum, de Broglie's matter wave, Bohr's classical atomic theory, and Schrödinger's wave function equation are all related to the harmonic oscillator model. " wave-particle duality" is exactly the product of using the one-dimensional harmonic oscillator model to study the motion of particles. Without the harmonic oscillator model, there is no so-called wave-particle duality conclusion.
It is through the understanding and analysis of one-dimensional harmonic oscillators that this paper explores the origin and essence of wave-particle duality, and opens up a new way of thinking for modern physics.
Key words: one-dimensional harmonic oscillator electromagnetic wave, energy quantum photon de Broglie wave Schrodinger wave function wave-particle duality
CLC number: 0441 Document identification code: A
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