量子力學和相對論力學作為上個世紀發展起來的兩大基礎理論,在很多方面都刷新了人們對世界的認知,阿爾伯特的細菌只是其中的幾個例子。
量子特性
在量子力學中,粒子的某些物理性質非常特殊,如電子自旋、誇克的顏色和味道、單量子的極化等。這些概念在生活中沒有對應的東西,需要抽象理解。
如果我們仍然試圖直觀地理解這些物理性質,我們將陷入矛盾;比如電子自旋,如果理解為電子旋轉,那麽電子的表面線速度就會超過光速,與其他現象也會出現矛盾;最後,我們只能認為自旋是電子的固有屬性,而不是電子在自旋。
什麽是觀察者?
在量子力學中,雙縫幹涉是最有趣的實驗之壹。正統量子力學解釋雙縫幹涉時,必然會得到“同壹個光子同時通過兩個狹縫,然後自身發生幹涉”的結論。
這是量子力學中不可回避的問題。量子力學中的很多問題本質上都是這個實驗的變種,比如延遲選擇實驗、薛定諤的貓等等。
非局域性
本地化:指因果關系只會維持在特定的區域。
非定域性是對上述定義的否定,換句話說,是遠距離的動作;量子糾纏已經被證明是存在的,量子糾纏的速度是距離的作用,這完全顛覆了人們以前的世界觀。
在宇宙中相距數億光年的兩個地方,壹個地方的粒子波函數坍縮將立即影響數億光年外的粒子。這是壹個令人難以置信的結論。
離散性和連續性
量子力學的基礎之壹是我們宇宙中的壹切都是離散的,而不是連續的;比如能量是壹份,空間的長度也是壹節,甚至時間也有壹個最小值。
這種離散性完全顛覆了我們對世界的認知,量子力學中也有壹個鐵律“不確定性原理”,它描述了每個微觀粒子的位置和動量都具有壹定的不確定性,而這種不確定性是物質的內在屬性,而不是由我們的測量引起的。
因為我們永遠不會相信壹個人可以同時出現在兩個地方,而量子論可以。是顛覆性的嗎?
如果我們用宏觀世界的思維去思考微觀世界的疊加,薛定諤的貓可以生也可以死!
先說說我們生活的宏觀世界。我們知道,每個人在生活中的具體位置是確定的,毫不含糊的。同時,如果妳在家,妳就不能在公司。從公司回家只有兩種方式。妳只能通過壹條路回家!選擇其中壹條線意味著無法選擇另壹條線。這些規則在日常生活中極其常見,沒有爭議。然而,以這種宏觀尺度的思維模式來理解微觀世界的量子運動,人們會感到困惑!
在微觀世界中,量子的運動是極其奇特的。只要我們不去測量它,它就可能出現在任何地方!在微觀世界中,量子的行為不會像宏觀世界那樣好。也可以說家和公司之間只有兩條路,量子可以同時通過這兩條路回家。它可以同時處於兩種疊加狀態。只要我們不去衡量它,它就不會改變什麽!測量之所以會改變它,是因為測量需要光。當光子擊中要測量的粒子時,它們將吸收能量並同時坍縮,只顯示壹種狀態。宏觀物體不會被光子坍縮的原因是宏觀物體中的粒子數高於測量所需的光子數!所以影響並不明顯!
“上帝擲骰子嗎?”這句話是愛因斯坦對量子論的質疑。所謂“擲骰子”代表了世界的不確定性和隨機性。所謂量子是“能量量子”的縮寫,是能量不可分割的最小單位。量子就像中國貨幣中的“分”,“分”是分不開的最小單位。圍繞光的本質,物理學界壹直爭論不斷,主要有三大爭論。“量子”的概念誕生於第三次鬥爭。量子的引入調和了這場持續數百年的大辯論。然而,量子論的觀點與經典物理理論格格不入,甚至顛覆了我們的世界觀和宇宙觀。
關於光的本質,物理學界曾發生過三次大辯論,最終誕生了量子的概念。能量由“量子”組成,量子是能量的最小單位。不能分,但是壹個壹個送出去。在1905中,愛因斯坦還提出了“光量子”假說,即光不僅在被吸收和發射時量子化,而且在傳播時量子化。圍繞光的本質是粒子還是波,物理學已經爭論了數百年,但雙方都無法完全推翻對方的觀點。在第三次波粒鬥爭中,量子的概念被構思出來。量子的概念使雙方達成了妥協,只能接受這種說法。光是量子化的,光既是粒子又是波,即光具有“波粒二象性”。
量子論提出了五個與經典物理理論嚴重沖突的觀點,徹底顛覆了我們傳統的宇宙觀和世界觀。受光的波粒二象性啟發,人們通過“電子雙縫幹涉實驗”發現電子也具有波粒二象性不同的觀測方法表現出電子的不同特性,並且在實驗中人們還發現了電子的隨機性和不確定性。由於整個宇宙是由電子和原子組成的,量子理論提出人類的觀察創造了世界,沒有絕對的“客觀真理”或客觀世界,整個世界的發展是不確定的、不確定的、沒有因果關系的。量子理論也認為存在多個世界或多維時空,但時空是相互平行的,無法連接,就像我們的世界和靈魂世界無法連接壹樣。
總之,經典物理學理論告訴我們,我們生活在壹個不以人的意誌為轉移的客觀世界中。從大爆炸的那壹刻起,宇宙就像壹臺精密的機器,嚴格按照物理定律運行,這個世界是有後果的。然而,量子理論提出了完全相反的觀點。根本不存在客觀世界。人類的觀察創造了世間萬物,世間萬物的發展沒有因果關系。它是隨機的和不確定的。愛因斯坦是量子物理學的重要先驅。面對許多源自量子理論、完全顛覆經典物理理論的不可思議的想法,他拋出了“上帝擲骰子嗎?”這個問題。所謂“擲骰子”代表了世界的不確定性和隨機性。愛因斯坦堅信宇宙中存在確定的因果關系,不相信上帝會“擲骰子”,認為量子理論的基礎壹定有問題。然而,這個看似荒謬的理論,經過嚴格的推導和“電子雙縫幹涉實驗”被反復證明,並被列入人類最偉大的發現。物理學大師霍金質疑愛因斯坦,但他說:上帝不僅擲骰子,還把骰子扔到我們看不見的地方。
量子力學是微觀物理學的整個基本框架、基本邏輯和基本語言。至於它的適用範圍(通常是分子以下的微觀層面,但適用範圍後面會提到),所有的科學規律都在量子力學的基本框架下。與以前的物理學相比,量子力學的基本框架是全新的,因此前者被稱為經典物理學。
在經典物理學中,每個物理量總是有壹個確定的值。例如,壹個物體在每個時刻都有壹個明確的位置,經典物理定律完全決定了它如何隨時間變化。掌握了經典物理定律,我們只要知道物體在某壹時刻的受力和位置、速度,就可以計算出其他任何時刻的位置和速度。例如,哈雷根據牛頓力學正確預測了哈雷彗星的回歸,現在我們也可以利用經典物理學將衛星發射到預定軌道。
在經典物理和日常生活中也有機會。但這是壹種粗粒度的描述,基於對細節的忽視。扔壹枚均勻的硬幣,每張正面朝上的幾率約為壹半。在大致相同的宏觀條件下,細節存在各種可能性。如果妳反復拋幾次硬幣,每張臉的結果將是壹半左右。然而,事實上,每枚硬幣的運動都是確定性的。如果妳知道力學細節,妳就可以從原理上預測最終結果。
在量子力學中,概率的概念首當其沖,而且是實質性的。對於量子粒子的每個可能位置,我們給出壹個稱為波函數的復數。測量粒子的位置,它出現在可能的位置;測量另壹個也由這個波函數描述的粒子,它出現在壹個可能的位置。這個過程重復多次,然後統計它在每個位置出現的次數。所有時間的比例是粒子在這個位置的概率,等於這個位置波函數大小的平方。
量子理論的創始人之壹玻爾曾說過:如果壹個人對量子力學不感到震驚,那他就根本不懂量子力學!
這句話才能真正體現量子力學的顛覆性!具體來說有幾點!
首先,最重要的壹點是,量子力學表明,在微觀世界中,壹切都是不確定的,只有經過觀察才能使微觀世界變得確定(相對確定)。
用宏觀世界的例子來描述微觀世界更直觀。例如,如果妳現在在妳家的窗戶旁邊看遠處的建築,建築就在那裏。無論妳是否觀察它,它都不會影響建築物的狀態和位置!
然而,根據量子力學的解釋,建築物的狀態和位置並不確定。當妳不觀察時,建築可能以任何狀態存在,也可能位於任何位置,甚至在月球上!
拜托,微觀世界的壹切都只能用概率來描述,沒有什麽是確定的。這就是“測不準原理”
而且,這種不確定性不是人類科技水平觀測有限造成的,而是微觀世界的固有屬性!
想象壹下,如果我們的宏觀世界像微觀世界壹樣,世界會是什麽樣子。
但問題是,我們宏觀世界的壹切都是由微觀粒子組成的,微觀宏觀是相對的,沒有明確的分界線。這是否意味著我們的宏觀世界也是不確定的?
除了不確定性,還有量子隧穿效應,電子雙縫幹涉實驗的奇特現象,以及更神秘的量子糾纏現象,相信大家都知道,這裏就不細說了!
總之,量子力學對我們的顛覆是全面的,它徹底動搖了我們對周圍真實世界的認識!
量子理論奇談;
很久以前,壹些原始人發現了兩塊機械表,他們稱之為量子手表。因為他們的視覺器官有很長的可見光波長,所以在竭盡所能後,他們可以隱約看到秒針在移動,但他們看不到秒針在表盤上的位置。雖然他們的視力很差,但他們的觸覺非常靈敏。如果他們用手觸摸表盤,他們會感覺秒針停在手指下的固定位置。他們把這種不測量就無法確定的現象稱為量子坍縮,但他們可以通過測量來確定具體位置。
此外,如果他們準確地觸摸秒針的位置,他們隱約看到的秒針的速度將是不準確的。如果他們不觸摸它,他們可以準確地測量速度但不能確定秒針的位置。他們稱這種現象為測不準原理。
由於秒針壹會兒在表盤的左側,壹會兒在表盤的右側,壹個聰明的原始人後來統計出秒針出現在左側和右側的概率幾乎相同,並用壹個波函數來描述秒針可能出現在左側還是右側。他們稱這種現象為量子概率雲。
後來,壹個更大膽的原始人觸摸了手表的調節按鈕,發現兩塊手表可以同步秒針。他們稱這種現象為糾纏。原始人驚奇地發現,如果兩塊手表纏在壹起,無論兩塊手表相距多遠,都要讓兩個原始人分別觸摸纏在壹起的手表的秒針。如果壹個原始人觸摸了左邊手表A的秒針,那麽另壹個原始人也觸摸了左邊手表B的秒針!他們認為接觸桌子A時壹定影響了桌子B,他們發現這種相互作用力的傳播速度超過了光速!現在他們認為這種超過光速的力是壹種幽靈效應。
後來,他們發現如果觸摸得太用力,糾纏不會持續太長時間。他們使用更溫和、更細膩的方法觸摸手表,這也提高了計時操作的準確性,使較大的分針纏繞在壹起,並改善了纏繞的持續時間。依靠這兩塊機械表,原始人在狩獵中的協同作戰水平大大提高,提高了原始人的技術。於是,酋長派了壹幫頂尖又聰明的原始人去摸表,研究這些機械表的量子糾纏。
直到幾千年後,進化後的原始人才有了更精密的視覺測量方法。他打開表蓋,看到復雜的齒輪組和精美的遊絲在表殼中有序、復雜而優雅地運動。在驚嘆這兩款手表的創造者有多偉大的同時,他捂著嘴笑了,覺得老祖宗的創意實在太可愛了。
愛因斯坦是量子理論的半個先驅,但愛因斯坦壹生都在與量子理論作鬥爭,但愛因斯坦與量子理論學派之間的大辯論間接推動了量子理論的發展,並最終使量子理論像相對論壹樣成為現代物理學的兩大支柱。
愛因斯坦反對量子理論,因為量子理論太奇怪了。在量子世界中,物體不再像宏觀世界那樣穩定,而是表現出“不確定性”。在量子領域中,沒有絕對的狀態,科學家根本無法預測電子的運動軌跡,因此只能使用量子力學中的“概率雲”來預測電子。
薛定諤的貓壹直是人們最熟悉的量子力學故事。故事中的貓在被人類觀察到之前是“死而復生”的,這也是量子力學的特性。但是壹旦有人打開盒子,貓就會迅速從量子世界中死亡和生命的不確定性轉變為正常世界中的死亡或生存。
也就是說,在量子世界中,人的觀察可以影響實驗結果。不外乎愛因斯坦所說的“上帝不擲骰子”,根本原因是愛因斯坦不相信世界本來就是不確定的。
在量子理論出現之前,科學家們認為只要能夠掌握宇宙中所有原子的運動數據,就可以從根本上預測宇宙的過去和未來,自然也可以預測每個人的命運,因為每個人都是由宇宙中的原子組成的。然而,量子理論使人們知道世界本質上處於隨機狀態,科學家甚至無法計算出壹個電子在量子世界中的確切位置,因此自然無法計算整個宇宙的過去和未來。
為什麽量子觀會顛覆人類的思維和思維方式?
雖然很多朋友會用薛定諤的貓是生是死的比喻來顛覆人類的思維方式,但事實上,將微觀狀態下的量子不確定性概念應用於宏觀世界很難讓人信服。比喻可以,但是會讓很多不懂量子力學的朋友誤解量子力學。......
量子力學的創始人普朗克其實長得帥不帥。.....
這是普朗克當年的風格。....
量子不是物質的最小單位,但它僅用於描述黑體輻射,因為經典維恩公式僅在短波範圍內有效,而瑞利公式在長波範圍內有效,因此無法統壹...普朗克最終用量子或能量描述了黑體輻射,並成功地統壹了黑體輻射...當然,這只是開始!從這裏開始,我們的世界觀開始崩潰,因為我們所依賴的世界實際上是壹個接壹個的,無論是時間、長度還是能量。......
雙縫幹涉實驗更讓人不寒而栗。如果幹涉條紋瞬間消失,似乎超級文明正在控制世界,發射質量讓光子誠實地通過自己的縫隙!
改進後的雙縫幹涉更加可怕,因為後端增加的探測可以讓路徑前方的光子選擇通過縫隙。簡單的理解就是現在幹涉過去,這在經典物理學中是完全無法理解的,但它卻真實地發生在量子力學中!!!
微觀世界當然有電子的運動,因為它是以概率雲的形式出現的,在妳測量它之前它可以在任何地方,但當妳測量它時它就會在某個地方!當然,我們不需要考慮這種狀態會疊加在我們的現實生活中,因為從微觀層面建立的量子力學在宏觀世界中仍然遵循概率,而不是同時存在或幹預現在的過去等。薛定諤的貓只有生或死兩種狀態,妳放在櫥櫃裏的杯子在打開之前不會在任何地方,等等...但我相信妳的思想壹定受到了幹擾,這可能與妳意識的量子狀態有關。.....
看到很多人對量子問題如此感興趣,我也來湊熱鬧。
首先請大家註意壹個問題。很多人反對相對理論,但很少有人反對量子力學。為什麽?因為相對論可以理解,量子力學似乎不可理解。作為壹種物理理論,它是不可理解和不言自明的,這是不令人滿意的。當然,我們不應該懷疑客觀世界的復雜性導致人們對某些特殊現象壹時無法適應自己的直覺,這是可能的,但作為壹種物理理論:什麽是波粒二象性?超距量子關聯?等等,概念不能讓人好奇?
其實所謂的量子可以這樣理解。例如,當我們建造房子時,我們可以使用矩形磚或方形磚。無論磚塊是矩形還是正方形,我們都可以將其理解為量子。當然,他們最終都可以建造房子。那麽我們可以認為長方形磚和正方形磚是正確的嗎?許多人認為有用的就是正確的哲學在物理學領域可能並不正確。也許量子力學應該被理解為壹種有用的數學處理方法。
比如壹串光波有波動方程,量子力學叫物態方程。現在我們必須計算光能。我們做什麽呢我們可以用傅裏葉或拉普拉斯積分時間。至於基函數,我們可以選擇正弦波、矩形波等。,所以這個基函數叫做量子。很明顯,這個計算結果與原始結果是錯誤的,但這個誤差與我們想要的結果相比可以忽略不計,所以當量子測量聲稱他們的精度達到什麽數量級時,
至於波粒二象性,我認為這是現代理論物理研究的癥結所在。波動粒子是壹團亂麻。這讓所有人都很困惑。所謂糾纏,其本質是兩種制度的合並,合並之後就是分離。分離後,壹個系統的狀態決定另壹個系統的狀態。這太好笑了。量子力學在這裏講的是決定論。此前,他們聲稱概率論。
如果人們讀董太吉、凝聚力、道德經、中庸和大學的經典,那麽量子觀不會顛覆中國人的思維方式和思維方式。為什麽?因為上面提到的那些經典的核心內容是宇宙全息,即廣義陰陽、狹義陰陽和個體陰陽,也就是說宇宙中的任何物質都具有上述三種陰陽屬性,包括人。所以《中庸》的總綱領說:“天命之性”。孔子說:“壹陰壹陽是道”。老子說:“萬物負而抱陽”。利用陰陽的特性為人服務,即陰陽的分離、疊加和糾纏。今天的量子觀正好可以證明老子的陰陽觀。我敢說,隨著科學的進步,孔子和老子所說的,壹個人的八字中正負能量的多少與祖墳有關的說法將得到科學的證明。