量子力學到底講了什麼?可以這麼通俗理解

2021-02-08 宇宙探索

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量子是現代物理學中的一個重要概念,即bai是一個物理量的最小不可分割的基本單位。而量子力學與經典物理學有著根本的區別,量子力學提供了全新的原理以及不一樣的思考方式。


在量子的世界內,可以不必遵循經典物理學定律,因此人們對量子世界的探索一直達不到預期狀態。我們知道愛因斯坦是一位傑出一位科學家,解開了無數謎團,但是世界上有一個奇怪的現象。

愛因斯坦對此也感到困惑,並把這種現象稱為"遠處的怪異行為",通常也被稱為"量子糾纏",量子糾纏是量子力學中的一種詭異現象,今天我們就要來認識可怕的量子世界。


量子力學的真相。

最開始,人類對於微觀世界的理解還是依靠牛頓的經典物理學,自從普朗克和愛因斯坦奠定了量子力學的基礎之後,人類才正式開始對量子力學以及微觀世界的研究。

量子力學是描述微觀世界的一種理論,主要是描述原子和亞原子尺度的物理學理論 ,與相對論一起構成現代物理學的理論基礎,也是現代物理學最基礎的理論之一。

根據量子理論,粒子的行為像波,用來描述粒子行為的「波函數」可以預測一個粒子可能的特性,比如其位置與速度,而非確定的特性。量子力學的問世徹底改變了人類對物質組成成分的認識。


如今在現代社會中, 量子力學已經廣泛應用於量子化學、量子計算、超導磁體、 發光二極體、電晶體和半導體如微處理器等多個領域。

簡單的理解量子力學,那就是用來研究微觀世界的理論,在量子力學中還有一些物理學中比較怪異的概念,就如糾纏和不確定性原理。


量子糾纏。

愛因斯坦也將量子糾纏稱為「鬼魅似的遠距作用」,是粒子在由兩個或兩個以上粒子組成系統中相互影響的一種現象,比較詭異。


距離遙遠的兩個粒子中,一個粒子的行為會影響到另一個的狀態 ,當其中一個粒子的狀態發生變化,另一顆也會即刻發生相應的狀態變化,無視距離和速度,並且速度遠遠超過光速。

量子糾纏被譽為是最難理解的自然現象之一,而所謂量子糾纏的主要意思就是幾個粒子在互相作用後,本來各自的特性將會變成整體的性質。


而單個粒子的性質沒辦法無法更好被描述出來,只能描述出整體的性質,在未來,我們科學家也希望可以利用這樣的粒子糾纏來建造量子計算機,進行超高速計算 。

薛丁格的貓

這是量子力學中一個著名的思想實驗,也是一個腦海風暴,大致是這樣的:假設有一個密閉的箱子,裡面關著一隻貓,還有微觀的放射性原子,一個可以檢測原子衰變的裝置以及一個毒氣釋放裝置,而這個放射性原子的半衰期是一個小時,一個小時內可以產生一個粒子,也可能不產生。

這也就是說,如果原子衰變,小貓死;原子未衰變,小貓活。因為原子的衰變不可確定,因此小貓的生死也不確定,只有在打開箱子的時候,才知道小貓是活的還是死的,那麼在打開箱子之前,裡面就是一隻「既是死,也是活」的貓!


根據量子力學理論來看,由於放射性的原子是處於衰變和未衰變兩種狀態的疊加,那麼貓就理應處於死貓和活貓的疊加狀態,但是,現實生活中是不可能存在既死又活的貓,必須在打開容器後才知道結果 。

這個實驗巧妙的直接把微觀世界的狀態引到了可以直觀理解的宏觀世界來,而玻爾之前的說法是在打開箱子之前,原子是處在「衰變」與「未衰變」的疊加態,當打開箱子來看,這個觀測的動作即疊加態就發生了坍塌,穩定地處於其中一種狀態。


這個思想實驗已經成為了量子力學最經典的問題,也是量子理論的一塊試金石,並且隨著量子力學的發展,薛丁格的貓還延伸出了平行宇宙等物理問題以及一些哲學爭議。

結語。

在所有物理科學理論中,量子力學被認為是一個最精確的理論,而且在很多的研究者眼裡,量子力學還是十分反直覺,這主要是因為關於量子,至今還沒有一個人能夠真正理解,並且這其中也包括量子力學的創始人們。


物理學家曾說過,「量子力學沒有人可以理解」,從這句話中也可以看出量子力學所描述出的客觀世界是很難理解,量子力學的創始人都無法理解透徹的東西,沒有接觸過的普通人自然就會覺得很神秘了。

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