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      測不準關系與傅里葉變換有關?《張朝陽的物理課》介紹不確定性原理
      發表時間:2022年5月9日 17:23 來源:新科技 責任編 輯:麒麟

      不確定性原理和傅里葉變換有關?如何利用氫原子波函數驗證不確定性原理?5月8日中午12時,《張朝陽的物理課》第五十二期開播,搜狐創始人、董事局主席兼CEO張朝陽坐鎮搜狐視頻直播間,承接上一次線下課程的內容,介紹了如何基于氫原子波函數驗證測不準關系,并深入探討了波函數在動量空間下的展開,借此解釋了不確定性原理與傅里葉變換的關系。

      直播伊始,張朝陽對上一節線下課的一個互動問題進行了更深入的分析:如何驗證氫原子基態波函數滿足測不準關系?張朝陽借助基態波函數滿足能量本征矢的性質求出了能量算符的平均值,接著使用基態波函數的具體形式求出了基態下的勢能均值,然后利用能量算符等于動能算符與勢能之和這個性質,得到動能的均值。在動能均值的基礎上,張朝陽得到了動量地不確定度。進一步地,他用玻爾半徑估算位置的不確定度,最終驗證了氫原子基態波函數滿足不確定性原理。

      接著,他又介紹了位置波函數在動量空間下的展開。相比于上一次線下課程,這一次直播他更詳細地介紹了動量本征函數的形式以及如何正交化,最終表明位置波函數在動量空間的展開相當于進行傅里葉變換。進一步地,利用傅里葉積分的性質,定性地說明了不確定性原理為什么會成立。

      (張朝陽解釋不確定性原理和傅里葉變換的聯系)

      在物理課直播物最后,張朝陽和網友們進行了互動,耐心解答了網友們的疑問,其中包括為什么氫原子會處于能量本征態以及人們為什么總是關心能量本征態等一系列有趣的問題。

      截至目前,《張朝陽的物理課》已直播五十余期。從去年11月開啟第一節物理直播課,他先是從經典物理學開始,科普了牛頓運動定律等;而后從經典物理的“兩朵烏云”說起,向近現代物理過渡,探討了黑體輻射理論中的維恩公式、普朗克公式等知識。此后逐步進入量子力學領域,從基礎的薛定諤方程等理論內容,到氫原子波函數,再到氣體定容比熱的溫度階梯等更加具體實用的案例。內容豐富、覆蓋廣泛,理論公式由淺入深、繁簡交融。

      《張朝陽的物理課》的直播風格獨樹一幟:注重推導,通過一步一步詳盡的數學計算,推導出相關的物理公式,把每個公式從頭到尾拆解得十分清晰。

      據了解,《張朝陽的物理課》于每周周五、周日中午12時在搜狐視頻直播,網友可以在搜狐視頻“關注流”中搜索“張朝陽”,觀看直播及往期完整視頻回放;關注“張朝陽的物理課”賬號,查看課程中的“知識點”短視頻;此外,還可以在搜狐新聞APP的“搜狐科技”賬號上,閱覽每期物理課程的詳細文章。

      除了《張朝陽的物理課》外,在直播方面,搜狐視頻正持續打造知識直播平臺,邀請各個科學領域的頭部播主入駐,進行科普知識直播。包括中國運載火箭技術研究院專家錢航,直播講述航空航天事業發展史;北京交通大學理學院教師陳征博士線上開課——“奇趣的科學實驗”;中國科學院基因組學博士、元碼基因創始人田埂講解基因組學與生活的緊密聯系;天體物理博士劉博洋科普“日全食是怎么產生的”等。未來還將有更多知識播主入駐搜狐視頻,一起互動玩轉科學。

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