如何计算量子粒子的动力学?

宇宙是广袤空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。宇宙起源是一个极其复杂的问题。宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天,许多科学家认为,宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的。宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,瞬间产生巨大压力,之后发生了大爆炸,这次大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理。大爆炸使物质四散出去,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命。广义的宇宙定义是万物的总称,是时间和空间的统一。狭义的宇宙定义是地球大气层以外的空间和物质。“宇宙航行”的“宇宙”定义就是狭义的“宇宙”之定义,宇宙航行意思就是在大气层以外的空间航行。而宇宙本质,目前大致有三种概念。唯心者的意识宇宙,唯物者的物质宇宙,和法则宇宙。古代对宇宙的定义,有西汉的《淮南子》:“往古来今谓之宙,四方上下谓之宇”。通过宇宙微波背景辐射的观测发现我们的宇宙已经膨胀了138.2亿年,最新的研究认为宇宙的直径可达到920亿光年,甚至更大。人类所观察到的部分宇宙的物件大约是由4.9%的普通物质(构成恒星、行星、气体和尘埃的物质)或“重子”,26.8%的暗物质和68.3%的暗能量构成。重子物质构成星系际的“蛛网”。在宇宙中,地球是目前人类所知唯一一颗有生命存在的星球。宇宙大爆炸是描述宇宙诞生初始条件及其后续演化的宇宙学模型,这一模型得到了当今科学研究和观测最广泛且最精确的支持。宇宙学家通常所指的大爆炸观点为:宇宙是在过去有限的时间之前,由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的,并经过不断的膨胀到达今天的状态。暗物质和暗能量分别通过对普通物质产生的引力作用和推动宇宙做加速膨胀而表明它们的存在。如果暗能量不存在,那么物质间的万有引力作用就会减慢宇宙的膨胀,但是天文观测表明我们的宇宙在做加速膨胀运动。宇宙由一切天体组成。扩展资料当代天文学研究成果表明,宇宙是有层次结构的、不断膨胀、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。行星、小行星、彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转,构成太阳系。太阳系外也存在其他行星系统。约2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统—银河系。银河系的直径约10万光年,太阳位于银河系的一个旋臂中,距银心约2.6万光年。银河系外还有许多类似的天体系统,称为河外星系,常简称星系。目前观测到1000亿个星系,科学家估计宇宙中至少有2万亿个星系。星系聚集成大大小小的集团,叫星系团。平均而言,每个星系团约有百余个星系,直径达上千万光年。现已发现上万个星系团。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。若干星系团集聚在一起构成的更高一层次的天体系统叫超星系团。超星系团往往具有扁长的外形,其长径可达数亿光年。通常超星系团内只含有几个星系团,只有少数超星系团拥有几十个星系团。本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。根据可反映星系发展状态的序列号对星系进行了分类,可以粗略地将星系划分出椭圆星系、透镜星系、漩涡星系、棒旋星系和不规则星系等五种。爆炸之初,物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀,导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却,逐步形成原子、原子核、分子,并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云,星云进一步形成各种各样的恒星和星系,最终形成我们如今所看到的宇宙。暴涨模型允许宇宙的物质和能量从无中产生。大统一理论认为,重子数允许不守恒,而宇宙中的引力能可粗略地说是负的,并精确地抵消非引力能,总能量为零,因此宇宙从无中演化是可能的。“无”并非是绝对的虚无,真空能恰恰是一种特殊的物质和能量形式。如果进一步说真空能起源于“无”,那么这个“无”也只能是一种未知的物质和能量形式。从现代物理学的观点看,真空也可视为物质。宇宙最冷之处最新一项研究表明,回力棒星云或许是宇宙中最寒冷的地方,温度仅有零下272摄氏度。回力棒星云距离地球5000光年。宇宙中最热的行星开普勒70b是最热的系外行星,温度可能高达7000摄氏度,其轨道也非常接近其恒星,比水星到太阳之间的距离还短。宇宙中最冷的行星OGLE-BLG-390L是迄今发现最寒冷的行星,其质量是地球的5倍,被认为是一颗岩石行星,它也是距离地球最遥远的行星之一,距离地球大约28000光年。它表面温度仅为零下220℃,低于液氮的沸点,接近于绝对零度(-273.15℃)。宇宙最大恒星盾牌座UY是目前已知最大星体,是一颗位于盾牌座的红色特超巨星。半径是1708倍太阳半径,也就意味着1708个太阳排成一排。它距离地球约9500光年。宇宙中旋转最快的恒星VFTS 102是迄今最快旋转的超大质量恒星,该恒星赤道区域环绕轴心以每秒600公里的速度高速旋转,由于离心力作用,如此之高的自转速率几乎将这颗恒星撕裂。它非常炽热,是一颗高度发光恒星,是太阳亮度的10万倍,位于大麦哲伦星云中的蜘蛛星云。参考资料:宇宙-百度百科www.mh456.com防采集。

如何计算量子粒子的动力学?

方程H (r,R)=E (r,R)

其中, (r,R)为体系的波动方程,H为分子的哈密顿算符。

所谓第一性原理方法(First-Principles calculations): 从量子力学出发,通过数值求解Schrodinger方程,计算体系的各种物理化学性质。第一性原理方法可以可以给出体系的电子结构性质等相关信息,可以描述化学键的断裂和重组,或者电子的重排(如化学反应),由于该理论方法通常可以提供了系统提高精度方案,原则上只要原子的种类和坐标作为输入就可以计算分子体系的各种理化性质。

声明:本内容来自悟空问答,版权归原网站所有,不代表本网赞同以上意见,如有任何问题请与本网联系!

一、基本原理当一束频率为v0的单色光照射到样品上后,分子可以使入射光发生散射.大部分光只是改变方向发生散射,而光的频率仍与激发光的频率相同,这种散射称为瑞利散射;约占总散射光强度的 10-6~10-10的散射,不仅改变了光的传播方向,而且散射光的频率也改变了,不同于激发光的频率,称为拉曼散射.拉曼散射中频率减少的称为斯托克斯散射,频率增加的散射称为反斯托克斯散射,斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射强得多,拉曼光谱仪通常测定的大多是斯托克斯散射,也统称为拉曼散射.散射光与入射光之间的频率差v称为拉曼位移,拉曼位移与入射光频率无关,它只与散射分子本身的结构有关.拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的.拉曼位移取决于分子振动能及的变化,不同化学键或基团有特征的分子振动,ΔE反映了指定能级的变化,因此与之对应的拉曼位移也是特征的.这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据.二、应用拉曼光谱技术以其信息丰富,制样简单,水的干扰小等独特的优点,在化学、材料、物理、高分子、生物、医药、地质等领域有广泛的应用.1、拉曼光谱在化学研究中的应用拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定和分子相互作用的手段,它与红外光谱互为补充,可以鉴别特殊的结构特征或特征基团.拉曼位移的大小、强度及拉曼峰形状是鉴定化学键、官能团的重要依据.利用偏振特性,拉曼光谱还可以作为分子异构体判断的依据.在无机化合物中金属离子和配位体间的共价键常具有拉曼活性,由此拉曼光谱可提供有关配位化合物的组成、结构和稳定性等信息.另外,许多无机化合物具有多种晶型结构,它们具有不同的拉曼活性,因此用拉曼光谱能测定和鉴别红外光谱无法完成的无机化合物的晶型结构.在催化化学中,拉曼光谱能够提供催化剂本身以及表面上物种的结构信息,还可以对催化剂制备过程进行实时研究.同时,激光拉曼光谱是研究电极/溶液界面的结构和性能的重要方法,能够在分子水平上深入研究电化学界面结构、吸附和反应等基础问题并应用于电催化、腐蚀和电镀等领域.2、拉曼光谱在高分子材料中的应用拉曼光谱可提供聚合物材料结构方面的许多重要信息.如分子结构与组成、立体规整性、结晶与去向、分子相互作用,以及表面和界面的结构等.从拉曼峰的宽度可以表征高分子材料的立体化学纯度.如无规立场试样或头-头,头-尾结构混杂的样品,拉曼峰是弱而宽,而高度有序样品具有强而尖锐的拉曼峰.研究内容包括:(1)化学结构和立构性判断:高分子中的C=C、C-C、S-S、C-S、N-N等骨架对拉曼光谱非常敏感,常用来研究高分子的化学组份和结构.(2)组分定量分析:拉曼散射强度与高分子的浓度成线性关系,给高分子组分含量分析带来方便.(3)晶相与无定形相的表征以及聚合物结晶过程和结晶度的监测.(4)动力学过程研究:伴随高分子反应的动力学过程如聚合、裂解、水解和结晶等.相应的拉曼光谱某些特征谱带会有强度的改变.(5)高分子取向研究:高分子链的各向异性必然带来对光散射的各向异性,测量分子的拉曼带退偏比可以得到分子构型或构象等方面的重要信息.(6)聚合物共混物的相容性以及分子相互作用研究.(7)复合材料应力松弛和应变过程的监测.(8)聚合反应过程和聚合物固化过程监控.3、拉曼光谱技术在材料科学研究中的应用拉曼光谱在材料科学中是物质结构研究的有力工具,在相组成界面、晶界等课题中可以做很多工作.包括:(1)薄膜结构材料拉曼研究:拉曼光谱已成CVD(化学气相沉积法)制备薄膜的检测和鉴定手段.拉曼可以研究单、多、微和非晶硅结构以及硼化非晶硅、氢化非晶硅、金刚石、类金刚石等层状薄膜的结构.(2)超晶格材料研究:可通过测量超晶格中的应变层的拉曼频移计算出应变层的应力,根据拉曼峰的对称性,知道晶格的完整性.(3)半导体材料研究:拉曼光谱可测出经离子注入后的半导体损伤分布,可测出半磁半导体的组分,外延层的质量,外延层混品的组分载流子浓度.(4)耐高温材料的相结构拉曼研究.(5)全碳分子的拉曼研究.(6)纳米材料的量子尺寸效应研究.4、拉曼光谱在生物学研究中的应用拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段,由于水的拉曼光谱很弱、谱图又很简单,故拉曼光谱可以在接近自然状态、活性状态下来研究生物大分子的结构及其变化.生物大分子的拉曼光谱可以同时得到许多宝贵的信息:(1)蛋白质二级结构:α-螺旋、β-折叠、无规卷曲及β-回转(2)蛋白质主链构像:酰胺Ⅰ、Ⅲ,C-C、C-N伸缩振动(3)蛋白质侧链构像:苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的侧链和后二者的构像及存在形式随其微环境的变化(4)对构像变化敏感的羧基、巯基、S-S、C-S构像变化(5)生物膜的脂肪酸碳氢链旋转异构现象.(6)DNA分子结构以及和DNA与其他分子间的作用.(7)研究脂类和生物膜的相互作用、结构、组分等.(8)对生物膜中蛋白质与脂质相互作用提供重要信息.5、拉曼光谱在中草药研究中的应用各种中草药因所含化学成分的不同而反映出拉曼光谱的差异,拉曼光谱在中草药研究中的应用包括:(1)中草药化学成分分析高效薄层色谱(TLC)能对中草药进行有效分离但无法获得各组份化合物的结构信息,而表面增强拉曼光谱(SERS)具有峰形窄、灵敏度高、选择性好的优点,可对中草药化学成分进行高灵敏度的检测.利用TLC的分离技术和SERS的指纹性鉴定结合,是一种在TLC原位分析中草药成分的新方法.(2)中草药的无损鉴别由于拉曼光谱分析,无需破坏样品,因此能对中草药样品进行无损鉴别,这对名贵中中草药的研究特别重要.(3)中草药的稳定性研究利用拉曼光谱动态跟踪中草药的变质过程,这对中草药的稳定性预测、监控药材的质量具有直接的指导作用.(4)中药的优化对于中草药及中成药和复方这一复杂的混合物体系,不需任何成分分离提取直接与细菌和细胞作用,利用拉曼光谱无损采集细菌和细胞的光谱图,观察细菌和细胞的损伤程度,研究其药理作用,并进行中药材、中成药和方剂的优化研究.6、拉曼光谱技术在宝石研究中的应用拉曼光谱技术已被成功地应用于宝石学研究和宝石鉴定领域.拉曼光谱技术可以准确地鉴定宝石内部的包裹体,提供宝石的成因及产地信息,并且可以有效、快速、无损和准确地鉴定宝石的类别-天然宝石、人工合成宝石和优化处理宝石.(1)拉曼光谱在宝石包裹体研究中的应用拉曼光谱可以用于宝石包裹体化学成分的定性、定量检测,利用拉曼光谱技术研究矿物内的包裹体特征,可以获得有关宝石矿物的成因及产地的信息.(2)拉曼光谱在宝石鉴定中的应用拉曼光谱测试的微区可达1-2um,在宝石鉴定中具有明显的优势,能够探测宝石极其微小的杂质、显微内含物和人工掺杂物,且能满足宝石鉴定所必须的无损、快速的要求.另外,拉曼显微镜的共聚焦设计(confoal)可以实现在不破坏样品的情况下对样品进行不同深度的探测而同时完全排除其他深度样品的干扰信息,从而获得不同深度样品的真实信息,这在分析多层材料时相当有用.共焦显微拉曼光谱技术有很好的空间分辨率,从而可以获得界面过程中物种分子变化情况、相应的物种分布、物种分子在界面不同区域的吸附取向等内容来自www.mh456.com请勿采集。

相关阅读推荐:

精彩图文

大家都在看

猜你可能感兴趣

  • 拉曼光谱的基本原理是什么?
  • 宇宙的资料
  • 什么是矩阵的模
  • 这不科学,中国第一颗氢弹不是邓稼先还是钱学森研制的吗,我忘了?反正不是于敏,怎么回事??
  • 20世纪的科技成就有哪些