薛定谔方程是怎么被猜出来的？《张朝阳的物理课》介绍量子力学基础

为什么需要量子力学？薛定谔方程是怎么提出来的？5月6日，《张朝阳的物理课》线下第三课开讲，搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳从能量阶梯讲到经典物理的危机，说明了量子力学的必要性，然后介绍薛定谔方程是怎么被猜出来的，并从原始薛定谔方程推导出定态薛定谔方程，继而介绍希尔伯特空间、正交基展开等一系列与量子力学有关的概念。此外，中国科学院物理研究所副研究员、物理所科学传播协会骨干成员李治林，中国科学院物理研究所博士研究生白睿作为特邀嘉宾现身课堂，与物理爱好者们进行了深入的互动交流。

本节线下课，张朝阳先介绍了量子力学是原子核稳定性的理论基础，没有量子力学，我们目前的物质结构都无法形成。接着讲解了能量阶梯的相关知识：不同物理过程对应的能量标度不一样，比如化学反应对应的能标只有几个电子伏特，而核反应对应的能标达到兆电子伏特量级。

随后，张朝阳介绍了经典物理在处理双原子分子绝热指数、黑体辐射与光电效应所面临的问题，并由此进一步强调了量子力学的必要性。课堂上，张朝阳回顾了薛定谔“猜”出量子力学波动方程的思路，给现场听众和线上网友们介绍了薛定谔方程，并用分离变量法推导出定态薛定谔方程。在此基础上，他还讲到了量子力学理论中经常使用的希尔伯特空间以及正交基展开，借此理论工具，张朝阳说明了算符平均值怎么计算以及量子力学统计诠释对此平均值公式的解释。

在其后的互动环节中，张朝阳与现场听众进行了互动，并和两位特邀嘉宾一起回答了他们提出的物理问题。其中主要的问题包括“量子力学中的离散能级如何对应宏观物理中的连续能量”、“怎么利用氢原子基态验证不确定性原理”、“潮汐的周期为什么不是严格的12小时”、“用很大的力挤压氢原子会发生什么情况”。张朝阳和特邀嘉宾们对听众们的问题进行了详细的解答，帮他们解开了心中的疑惑。

截至目前，《张朝阳的物理课》已直播五十余期。从去年11月开启第一节物理直播课，他先是从经典物理学开始，科普了牛顿运动定律等；而后从经典物理的“两朵乌云”说起，向近现代物理过渡，探讨了黑体辐射理论中的维恩公式、普朗克公式等知识。此后逐步进入量子力学领域，从基础的薛定谔方程等理论内容，到氢原子波函数，再到气体定容比热的温度阶梯等更加具体实用的案例。内容丰富、覆盖广泛，理论公式由浅入深、繁简交融。

《张朝阳的物理课》的直播风格独树一帜：注重推导，通过一步一步详尽的数学计算，推导出相关的物理公式，把每个公式从头到尾拆解得十分清晰。

据了解，《张朝阳的物理课》于每周周五、周日中午12时在搜狐视频直播，网友可以在搜狐视频“关注流”中搜索“张朝阳”，观看直播及往期完整视频回放；关注“张朝阳的物理课”账号，查看课程中的“知识点”短视频；此外，还可以在搜狐新闻APP的“搜狐科技”账号上，阅览每期物理课程的详细文章。

除了《张朝阳的物理课》外，在直播方面，搜狐视频正持续打造知识直播平台，邀请各个科学领域的头部播主入驻，进行科普知识直播。包括中国运载火箭技术研究院专家钱航，直播讲述航空航天事业发展史；北京交通大学理学院教师陈征博士线上开课――“奇趣的科学实验”；中国科学院基因组学博士、元码基因创始人田埂讲解基因组学与生活的紧密联系；天体物理博士刘博洋科普“日全食是怎么产生的”等。未来还将有更多知识播主入驻搜狐视频，一起互动玩转科学。