量子力学的核心是什么?
可以说我们生活的方方面面都有量子的存在 , 它构建了这个世界的运行规则 。不管是什么东西 , 都是由许许多多的量子构建而成的 。可以说在微观的世界里 , 量子是无处不在的 。在量子的微观世界中 , 有着很多奇特的现象 , 了解的人觉得奇妙无比 , 不了解的人都注意不到它的存在 。
目前 , 仍然没有一个有说服力的统一的解释 。即使是量子论的奠基者之一 , 著名科学家玻尔 , 也感叹过:“如果有人不为量子理论而感到困惑 , 那么他根本就没有理解量子论”!可以说 , 对量子论 , 我们每一个地球人 , 仍然是“百姓日用而不知” 。
因此 , 接下来我们只能从表象上来说一说 , 量子理论的几个特征
第一个特征
庄子曰“一尺之捶 , 日取其半 , 菜叶网 , 万世不竭” , 如果是在中学物理课上 , 这句话没什么错误 , 但在量子论中 , 是要打问号的!
常识告诉我们 , 宇宙中的能量和物质的总量是不变的(小说《三体》中 , 即以此为起点 , 推论出著名的黑暗森林法则 , 能量和物质可以相互转化 。从能量的角度来说 , 能量在传输过程中 , 并不是连续不断的发送和接收 , 而是分成一小份一小份的 , 就像人民币 , 我递给你钱 , 最小的单位就是一分钱 , 不可再分!
——注意 , 能量不可无限分割!不可以!那么在微观世界里 , 物质是不是可以日取其半 , 万世不竭?——那也要打问号了 , 甚至时间和空间 , 是否也有最小单位?这个容后再表 。
能量的这个不可分割的最小单位 , 就被称为“量子”!用公式表述也很方便 , 设单个量子的能量为E , 则E=hv,h是普朗克常数 , v是频率 。
注意 , 普朗克常数h和大名鼎鼎的光速c、引力常数G , 是我们这个宇宙中 , 恒定不变的3个基本物理常数 。
第二个特征
具体来说应该是三个 , 这是目前主流的“哥本哈根解释”所构建的
玻尔的“互补原理”、波恩的概率解释、海森堡的不确定性 , 三位科学家 , 三大基础理论 , 共同构成了量子论“哥本哈根解释”的核心 , 至今 , 仍然深刻地影响我们对于整个宇宙的终极认识 。
互补理论是说:波和粒子在同一时刻是互斥的 , 但它们却在一个更高的层次上统一在一起 , 作为物质的两面 , 纳入一个整体概念中 。这个其实就是中学物理课上老师含糊的讲述却总也解释不明白的——光的波粒二象性 。
简单来说 , 不仅是光 , 一切物质都有波粒二象性 , “你”既是连续的波 , 又是离散的粒子!这事儿不太好解释 , 打个比方 , 就像是说 , 人性有善也有恶 , 但这却是人性统一的属性 。不过呢 , 主流来说 , 人性还是以善为主 , 对于宏观物体来说 , 还是体现粒子性为主 。
概率解释 , 既然量子是不连续的 , 那么就无法计算和观察微观粒子的运行轨迹了 , 那么应该如何判断微观粒子的位置呢?概率!
没错就是概率!就像是掷出一个骰子 , 它代表的是一种随机性 , 一种概率分布 , 电子电荷在空间中的实际分布 , 就是一种概率假设 。电子本身不会像波那样扩展开去 , 但是它的出现概率 , 汇总起来 , 则像一个波 。
不确定性 , 又叫做测不准原理 , 微观粒子的许多组数据 , 例如位置和动量 , 不可能同时测准 , 这不是误差造成的 , 这就是物理规律 。
第三大特征 , 对于三观的颠覆
【关于量子力学的问题有哪些 量子力学对人类有什么帮助】概率解释 , 不确定性原理和互补原理这三大核心原理中 , 前两者摧毁了经典物理世界的因果性 , 世界是概率 , 是不确定的 , 何来因果可言呢?
互补原理和不确定原理又捣毁了世界的客观性和实在性 。观测行为决定了观测结果 , 世界不是客观实在的 , 是“观测”出来的?!
量子理论 , 简直违背了我们人类的理性本身 。但是 , 它却能够解释量子世界一切不可思议的现象 。这种主流解释被称为量子论的“哥本哈根”解释 。
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