基于牛頓方程與薛定諤方程分析物理概念及其作用

高旭輝

【摘要】人們能對(duì)自然的認(rèn)知隨著人們對(duì)自然研究的逐漸深入，以及科技的發(fā)展逐漸有了質(zhì)的飛躍，而在該發(fā)展過程中，最顯著的標(biāo)志就是從牛頓方程到薛定諤方程。從文明的發(fā)展分析，可以發(fā)現(xiàn)，科學(xué)認(rèn)識(shí)成果都是通過對(duì)各種概念的總結(jié)與分析而來的，在該過程中，一些舊概念將會(huì)逐漸被合理的新概念代替。

【關(guān)鍵詞】牛頓方程 薛定諤方程 合理應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】G652 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）30-0203-02

物理概念不僅對(duì)人們的對(duì)現(xiàn)實(shí)中的各種物理現(xiàn)象的研究有著重要作用，同時(shí)其對(duì)對(duì)人類文明的發(fā)展也發(fā)揮著重要作用。物理概念是現(xiàn)代實(shí)踐發(fā)展的一項(xiàng)產(chǎn)物，同時(shí)也是抽象思維的結(jié)果。物理概念作為一項(xiàng)抽象科學(xué)結(jié)果，其概念在形式上是主觀的、抽象的，但是在內(nèi)容上則是客觀、具體的。在物理問題的分析與研究過程中，要依據(jù)具體情況，形成科學(xué)的概念，通過概念，對(duì)事物的規(guī)律和本質(zhì)能夠有一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。

一、牛頓方程

在實(shí)物離子滿足的運(yùn)動(dòng)方程為人們熟知的牛頓方程，如公式（1）所示。

該方程在具體分析過程中的出發(fā)點(diǎn)為實(shí)物離子，在“粒子性”概念中，在對(duì)問題進(jìn)行分析過程中，任意時(shí)刻t，客體都會(huì)存在 與速度；在空間中客體都一條確定的軌道，該概念是人們從日常生活中不斷提煉出來的，其被并未經(jīng)過無限精準(zhǔn)地試實(shí)驗(yàn)證實(shí)過。可見，牛頓力學(xué)理論體系提供了的圖像如下：通過離子狀態(tài)坐標(biāo)和動(dòng)量力完成相應(yīng)的表述，在問題具體分析過程中，可以通過坐標(biāo)和函數(shù)對(duì)里學(xué)量坐標(biāo)內(nèi)容加以表示，由此可見，坐標(biāo)和速度兩項(xiàng)內(nèi)容全面反應(yīng)了一個(gè)實(shí)物離子的力學(xué)信息，通過牛頓方程決定了狀態(tài)的改變。

人們?cè)谖锢韱栴}分析過程中通常都通過實(shí)驗(yàn)的方式完成，在問題具體分析過程中，原子領(lǐng)域中，客體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)與其在日常中的具體運(yùn)行情況有著較大差別這也導(dǎo)致牛頓力學(xué)在該領(lǐng)域的分析與研究過程中遇到了難以克服的困難[1]。因此，在實(shí)際問題分析過程中，迫切的需要修正牛頓方程，在此基礎(chǔ)上，人們提出了“波動(dòng)一離子兩重性是微觀客體的普遍性質(zhì)”這一理念。該理念的提出，標(biāo)志著人們對(duì)自然的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的發(fā)展。

二、薛定諤方程

薛定諤方程如公式（2）所示。

方程（2）很好的將微觀客體本身存在的波動(dòng)性與粒子性兩者很好的結(jié)合在了一起，微觀客體的狀態(tài)可以通過波函數(shù)描述，并且全面的提供了微觀客體的力學(xué)信息。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，波函數(shù)本身在形式上是主觀、抽象的，但是在內(nèi)容本身上則是客觀、具體的。例如，通過其可以反應(yīng)微觀客體的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。

通過波函數(shù)對(duì)微觀客體狀態(tài)的描述本身是抽象的，通過分析不難發(fā)現(xiàn)，改變抽象程度越高，其在實(shí)際應(yīng)用過程中的應(yīng)用范圍也就更加廣泛。在量子力學(xué)中，通過波函數(shù)完成對(duì)客體狀態(tài)的描述[2]。通過分析可知，薛定諤波波動(dòng)給出了微觀客體的實(shí)際狀態(tài)的描述是通過波函數(shù)描述的，波函數(shù)傳遞了客體力學(xué)信息，其狀態(tài)的變化通過薛定諤方程完成。

從牛頓方程發(fā)展到薛定諤方程的發(fā)展過程中，是人們對(duì)自然認(rèn)識(shí)的一個(gè)質(zhì)的飛躍?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)成果都是通過不斷的合理概況和總結(jié)而來的，因此在認(rèn)知過程中一些舊的概念將會(huì)逐漸被新概念所代替，或者通過修正的方式對(duì)一些存在問題的概念進(jìn)行修正，從而使概念的變得科學(xué)合理。

三、牛頓方程與薛定諤方程的具體作用

在提出波粒二象性前，人們普遍認(rèn)為，牛頓力學(xué)理論體系完成正確的，并且在實(shí)際應(yīng)用過程中具有普遍性。但是，大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在原子世界中，牛頓力學(xué)無法克服本身存在的一些問題。直到波粒二象性概念被提出后，人們?cè)诿鞔_的意識(shí)到，實(shí)物離子具有的二象性。薛定諤方程就是在波粒二象性的基礎(chǔ)下構(gòu)建而來的，并且使氫原子問題得到了合理解決，這也使人們對(duì)原子世界有個(gè)一個(gè)更加全面、嶄新的認(rèn)識(shí)，使物理學(xué)自身，以及相關(guān)的科學(xué)技術(shù)得到了快速發(fā)展?，F(xiàn)代物理力學(xué)的發(fā)展以離子量學(xué)作為基礎(chǔ)，其在各個(gè)領(lǐng)域方面的應(yīng)用都對(duì)人們的生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。通過其具體應(yīng)用該情況，對(duì)其作用進(jìn)行分析和全面概況，可以總結(jié)為以下兩點(diǎn)：（1）錯(cuò)誤的概念在發(fā)展過程中逐漸被正確的概念的所取代，從而逐漸促進(jìn)物理學(xué)研究的正確性與深入，促進(jìn)其向正確的方向上發(fā)展。（2）新的正確的物理學(xué)概念逐漸得到更加廣泛的應(yīng)用，通過合理的手段，將正確的概念合理的深入到其它學(xué)科中，使其成為促進(jìn)科學(xué)發(fā)展的動(dòng)力。

四、結(jié)束語

理論的形成需要新概念作為先導(dǎo)。在問題的具體分析與研究過程中，要果斷拋棄錯(cuò)誤的理念，然后在對(duì)問題合理分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建正確概念，或者對(duì)過去較為模糊的概念進(jìn)行合理的補(bǔ)充與修正。在該過程中，一方面需要通過詳細(xì)的觀察與試驗(yàn)掌握大量的材料，另一方面還需要具有對(duì)科學(xué)的鑒別與創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐振杰. 牛頓三大定律的關(guān)系研究[J]. 科技展望，2016，（33）：267.

[2]李磐，時(shí)雷，毛慶和. 耦合廣義非線性薛定諤方程的相互作用表象龍格庫塔算法及其誤差分析[J]. 物理學(xué)報(bào)，2013，（15）：203-208.

課題項(xiàng)目：一類廣義非線性薛定諤擾動(dòng)耦合系統(tǒng)的漸進(jìn)性及精確化研究。課題編號(hào)KJ2017A901。endprint