电子跃迁是瞬间移动吗？是不是超光速移动？
电子跃迁，这个词听起来就带着一股科幻的神秘感，常常让人联想到科幻电影里那些瞬间消失又出现在另一个地方的场景。那么，电子跃迁究竟是什么？它真的像我们想象的那样是瞬间移动，甚至超光速移动吗？要弄清楚这个问题，咱们得深入聊聊原子和电子的世界。
首先，咱们得明确一点：电子跃迁不是我们通常理解的“瞬间移动”或者“超光速移动”。 为什么这么说呢？得从原子结构和电子的性质说起。
想象一下原子，就像一个微型的太阳系。原子核就像太阳，而电子就像围绕太阳转的行星。不过，这只是个非常粗糙的比喻。在量子力学里，电子的运动可不像行星那样有确定的轨道。电子更像是在原子核周围的某个区域“存在着”或者说具有“概率分布”。这些区域我们称为电子云，或者更专业的说法是原子轨道。
这些原子轨道不是随便什么样子的都有，它们是量子化的，也就是说，电子只能存在于特定的、能量级别分明的轨道上，就像楼房的楼层一样，你只能待在一楼、二楼，不能停留在两者之间的半层。每个轨道都有一个确定的能量值。
电子跃迁，指的就是电子从一个能量状态（一个轨道）跳到另一个能量状态（另一个轨道）的过程。 这就像一个人从一楼走到二楼，或者从二楼跳到一楼。
什么时候会发生跃迁呢？
吸收能量时： 当一个电子吸收了足够多的能量，比如光子（光的粒子）或者碰撞获得的能量时，它就可以“升级”，跳到能量更高的轨道上去。这就像你吃饱了饭，才有力气爬楼梯到楼上。
释放能量时： 当电子处于能量较高的轨道，但这个状态不稳定时，它就会“掉落”，回到能量较低的轨道。在这个过程中，它会把多余的能量以光子的形式释放出来。这就是为什么很多物质受到激发后会发光，比如霓虹灯、荧光灯，甚至是你手机屏幕上的LED发光，都是电子跃迁在背后起作用。
那么，它为什么不是瞬间移动呢？
“瞬间移动”这个概念，往往意味着一个物体在两个不同的地点之间，中间没有任何过渡，就这么突然地出现在了另一个地方。但电子跃迁并不是这样的。
首先，电子本身并不是一个“粒子”那么简单。它更像是一个“波粒二象性”的存在。它既有粒子的属性，也有波的属性。当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，它并不是“飞过去”的。更准确的说法是，它在旧轨道上的存在概率消失了，然后在新轨道上的存在概率出现了。
你可以想象一下，这不是一个物体从A点移动到B点的过程，更像是一种“状态的改变”。就像你把一个灯泡的开关从“开”切换到“关”，灯泡本身并没有发生物理上的移动，只是它的状态改变了。电子跃迁也是这样，它的“位置”或者说“存在概率”从一个能量状态的区域转移到了另一个能量状态的区域，但这个转移本身并不是一个遵循我们日常理解的“路径”的过程。
那它超光速吗？
这是一个更让人迷惑的问题。从某种意义上说，电子跃迁“似乎”是瞬间完成的，因为它没有一个确定的移动路径和时间，似乎“一下子就到了”。但我们不能简单地将其定义为超光速移动。
原因在于：
1. 没有信息传递： 即使我们认为跃迁“发生”了，它并没有伴随着任何信息以经典意义上的速度传递出去。超光速移动在物理学中通常与信息传递联系在一起，因为一旦你能超光速传递信息，就会打破因果律，导致很多悖论。电子跃迁并没有违反这些基本物理原则。
2. 量子叠加态： 在跃迁的“过程中”（如果可以这么说的话），电子可能处于一种“叠加态”，也就是说，它同时存在于两个轨道上的可能性。这与我们经典物理中物体只能在一个确切位置的理解完全不同。这种状态的改变是量子世界独有的现象。
3. 数学描述： 量子力学的方程（比如薛定谔方程）描述的是这些状态如何随时间演化。从一个状态到另一个状态的演化，在数学上可能非常快速，但并非意味着一个“点”在时空中穿越了超过光速的距离。它更多是一种概率幅的重组。
打个比方，就像你拥有一个可以瞬间改变颜色的变色龙。 当它从红色变成蓝色时，它并不是从红色的地方“爬”到蓝色的地方，而是它本身的颜色属性发生了改变。电子跃迁就是电子能量属性的改变，这种改变是如何发生的，在量子层面是极难用我们日常的空间移动来理解的。
总结一下：
电子跃迁不是我们想象中的“瞬间移动”，它不是一个物体在空间中从一个点跳到另一个点。
它也不是超光速移动，尽管它在现象上看起来可能“一下子就发生”了，但它并不涉及信息的超光速传递，也没有违反因果律。它是量子态的一种变化。
电子跃迁是量子力学中最基本也是最奇妙的现象之一，它揭示了微观粒子世界的非凡规律，与我们熟悉的宏观世界的直觉大相径庭。所以，下次听到电子跃迁，可以把它想象成微观粒子世界的“状态切换”或者“能量升级/降级”，而不是电影里那种酷炫的“闪现”。
首先，咱们得明确一点：电子跃迁不是我们通常理解的“瞬间移动”或者“超光速移动”。 为什么这么说呢？得从原子结构和电子的性质说起。
想象一下原子，就像一个微型的太阳系。原子核就像太阳，而电子就像围绕太阳转的行星。不过，这只是个非常粗糙的比喻。在量子力学里，电子的运动可不像行星那样有确定的轨道。电子更像是在原子核周围的某个区域“存在着”或者说具有“概率分布”。这些区域我们称为电子云，或者更专业的说法是原子轨道。
这些原子轨道不是随便什么样子的都有，它们是量子化的，也就是说，电子只能存在于特定的、能量级别分明的轨道上，就像楼房的楼层一样，你只能待在一楼、二楼，不能停留在两者之间的半层。每个轨道都有一个确定的能量值。
电子跃迁，指的就是电子从一个能量状态（一个轨道）跳到另一个能量状态（另一个轨道）的过程。 这就像一个人从一楼走到二楼，或者从二楼跳到一楼。
什么时候会发生跃迁呢？
吸收能量时： 当一个电子吸收了足够多的能量，比如光子（光的粒子）或者碰撞获得的能量时，它就可以“升级”，跳到能量更高的轨道上去。这就像你吃饱了饭，才有力气爬楼梯到楼上。
释放能量时： 当电子处于能量较高的轨道，但这个状态不稳定时，它就会“掉落”，回到能量较低的轨道。在这个过程中，它会把多余的能量以光子的形式释放出来。这就是为什么很多物质受到激发后会发光，比如霓虹灯、荧光灯，甚至是你手机屏幕上的LED发光，都是电子跃迁在背后起作用。
那么，它为什么不是瞬间移动呢？
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首先，电子本身并不是一个“粒子”那么简单。它更像是一个“波粒二象性”的存在。它既有粒子的属性，也有波的属性。当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，它并不是“飞过去”的。更准确的说法是，它在旧轨道上的存在概率消失了，然后在新轨道上的存在概率出现了。
你可以想象一下，这不是一个物体从A点移动到B点的过程，更像是一种“状态的改变”。就像你把一个灯泡的开关从“开”切换到“关”，灯泡本身并没有发生物理上的移动，只是它的状态改变了。电子跃迁也是这样，它的“位置”或者说“存在概率”从一个能量状态的区域转移到了另一个能量状态的区域，但这个转移本身并不是一个遵循我们日常理解的“路径”的过程。
那它超光速吗？
这是一个更让人迷惑的问题。从某种意义上说，电子跃迁“似乎”是瞬间完成的，因为它没有一个确定的移动路径和时间，似乎“一下子就到了”。但我们不能简单地将其定义为超光速移动。
原因在于：
1. 没有信息传递： 即使我们认为跃迁“发生”了，它并没有伴随着任何信息以经典意义上的速度传递出去。超光速移动在物理学中通常与信息传递联系在一起，因为一旦你能超光速传递信息，就会打破因果律，导致很多悖论。电子跃迁并没有违反这些基本物理原则。
2. 量子叠加态： 在跃迁的“过程中”（如果可以这么说的话），电子可能处于一种“叠加态”，也就是说，它同时存在于两个轨道上的可能性。这与我们经典物理中物体只能在一个确切位置的理解完全不同。这种状态的改变是量子世界独有的现象。
3. 数学描述： 量子力学的方程（比如薛定谔方程）描述的是这些状态如何随时间演化。从一个状态到另一个状态的演化，在数学上可能非常快速，但并非意味着一个“点”在时空中穿越了超过光速的距离。它更多是一种概率幅的重组。
打个比方，就像你拥有一个可以瞬间改变颜色的变色龙。 当它从红色变成蓝色时，它并不是从红色的地方“爬”到蓝色的地方，而是它本身的颜色属性发生了改变。电子跃迁就是电子能量属性的改变，这种改变是如何发生的，在量子层面是极难用我们日常的空间移动来理解的。
总结一下：
电子跃迁不是我们想象中的“瞬间移动”，它不是一个物体在空间中从一个点跳到另一个点。
它也不是超光速移动，尽管它在现象上看起来可能“一下子就发生”了，但它并不涉及信息的超光速传递，也没有违反因果律。它是量子态的一种变化。
电子跃迁是量子力学中最基本也是最奇妙的现象之一，它揭示了微观粒子世界的非凡规律，与我们熟悉的宏观世界的直觉大相径庭。所以，下次听到电子跃迁，可以把它想象成微观粒子世界的“状态切换”或者“能量升级/降级”，而不是电影里那种酷炫的“闪现”。
网友意见
当我们谈论电子跃迁时，我们在谈什么。在量子力学中，我们用波函数描述电子的状态。当一个电子处于基态时，电子波函数就是基态波函数，当电子波函数中渐渐出现激发态的波函数时，我们说电子开始向激发态跃迁。直到电子波函数中的激发态波函数占主导地位时，我们说电子跃迁到了激发态上。
波函数的演化依赖薛定谔方程，它让电子的波函数在时间上连续变化，波函数不发生突变，因此电子跃迁是需要时间的。定性的讲电子跃迁时间和两个能级的能量差之间满足
其中h是普朗克常量。对于从氢原子的基态跃迁到第一激发态，时间约为10-16s，在人类眼中，把它当做是瞬间的过程也没有什么不妥。
By Nothing 中科院物理所
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