量子力学到底是什么,普通人能读懂吗?
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量子力学是什么?
量子力学是研究微观世界基本粒子的性质的一门学科,也是现代物理学的一大支柱。
普通人能读懂吗?
这个问题要看你自己对读懂的定义了,就量子力学这门学科来说,想要研究个透彻,普通人不行;想要搞清楚个大概,普通人也不行;想搞清楚原理,普通人很困难;像我们这样的普通人,面对量子力学最多也就只能强行接受它的结论和观点而已,这也不是什么不好的事,毕竟量子力学很多的结论都是被证实是正确的。
为什么我这么说呢?
要弄懂一门科学,比如万有引力,普通人能做的也就只有强行接受“任意两个有质量的物体之间存在天然的吸引力,其吸引力的大小与两物体之间的距离的平方成反比”这样一个观点而已。如果你想要深入的研究万有引力的规律,你就必须要有数学基础,至少要能看懂F=GMm/r²,还要会看懂这个公式引申出来的各种变形公式,看懂这些才只能说你可以研究万有引力的规律,对万有引力的本质仍然不清楚。如果还要研究万有引力的本质,你需要更高的数学知识,你需要看懂并理解广义相对论里对引力的描述,也就是引力场方程。
接下来再扯到量子力学,同样的道理,我们普通人对量子力学也只能强行接受它的观点。
波粒二象性:所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述,也可以部分地用波的术语来描述。
叠加态:在没对粒子做“观察”时,粒子同时处于所有有可能的存在状态的叠加。我用人话解释一遍:假如一个粒子有可能向左运动,也有可能向右运动,在没对这个粒子观察时,这个粒子处于同时向左也向右的状态。(很扯哈,可这是真的)
波函数坍缩:当对一个处于叠加态的粒子观察时,粒子会从叠加态的模糊状态坍缩成一个确定的状态呈现在人们眼前。再用人话解释一遍:当一个粒子处于向左又向右的叠加态时,如果我们去观察它到底是向左还是向右时,粒子会从这种模糊状态“完全随机地”选择一种确定状态来呈现在人们眼前,或左或右,反正就一种状态。
量子纠缠:两个有联系的粒子,无论相隔多远,其中一个粒子的状态发生变化时,另外一个粒子的状态必定瞬间发生变化。
同样的,这些观点是正确的,但它很抽象,且就表面叙述来看,这些规律离普通人的生活比较远,普通人连接受它都比较困难,要理解它谈何容易,要理解量子力学,需要极高的数学知识和逻辑思维,也就是说你得看懂这些东西。。。
普通人:这是人能看懂的吗。。。
量子力学,是描述微观世界亚原子粒子的运动状态和行为的理论,在量子世界里,粒子的行为与我们宏观世界中的经典物理理论格格不入。上世纪20年代的索威尔物理大会上,以爱因斯坦和波尔为首的两大物理学派围绕量子力学进行了激烈的辩论,直到今天这样的争论仍在继续,科学家们仍旧没有完美地统一相对论与量子理论。
量子理论之所以如此诡异,就是因为我们在宏观世界熟悉的大自然法则在量子世界几乎全部失效。
测不准原理。比如说,我们熟悉的现实世界具有确定性,我们能确定一个人,一栋楼房或者其他事物的具体位置,并可以加以描述,但在量子世界你永远不能准确描述粒子的具体准确位置,甚至粒子可以同时出现在两个不同的地方!
还有,在宏观世界我们熟悉的因果关系在量子世界也不复存在,结果可以影响原因,这样的状态你能想象到吗?同时,量子纠缠,量子隧穿,还有电子双缝干涉实验的诡异现象等都与我们的宏观世界有天壤之别。
还有一种概念叫“量子泡沫”,上世纪50年代科学家惠勒根据量子力学提出的概念。量子泡沫又叫时空泡沫,描绘的是宇宙诞生前的一种状态。在普朗克尺度下(有意义的最小长度单位),时空不再是平滑的,会不断地出现能量的起伏,称为“量子涨落”,这种涨落让科学家们发现真空不再是空无一物,而是不断地有正反粒子生成和湮灭,微小粒子能够向真空“赊借”能量然后迅速湮灭,把能量归还给真空!
量子力学主要描述次原子世界甚至是真空里的活动变化,如此微小的世界让我们很难直接观看到那里的真实情况,而那个世界出现的各种诡异现象更让很多人摸不着头脑。
不过,无论怎样,量子力学远不是一个想象出来的假说,它是一门独立的理论科学,无论是普朗克,薛定谔,海森堡,波尔甚至是一向反对量子力学的爱因斯坦都是量子力学的创始人。同时,量子力学已经深深地应用在我们的日常生活中,我们生活中离不开的半导体,电子元件都与量子力学有直接的关系。
目前量子力学和经典物理理论相对论还没有得到完美的融合,弦理论的出现似乎把两者融合在了一起,不过弦理论本身似乎比量子力学更加难以理解,更加让人摸不着头脑!可以预见的是,两大理论终会得到完美融合,因为虽然我们是在宏观世界里,但宏观世界的一切都是由量子世界的微小粒子构成,它们本就不应该出现矛盾!
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