用最簡單的語言解釋「波粒二象性」,量子力學其實並不神秘!

2020-12-05 量子探索

量子力學是物理中的神學,上帝究竟是依靠大量的擲骰子來制定了人世準則,還是早就制定好了一切的宿命呢?想要了解量子力學就要知道三個最關鍵也是入門的概念,「雙縫實驗」「薛丁格的貓」「波粒二象性」,今天我們就來討論一下「波粒二象性」,用通俗簡單的語言給大家解釋下為什麼都說量子力學是物理學中最不確定的因素呢

傳統物理和量子物理之間最大的分歧就是「確定」「不確定」,愛因斯坦不相信一切事情的規律都是按照概率來發生,這似乎改變我們對傳統科學的認知,讓物理變得不再嚴謹,「波粒二象性」簡單的來說就是組成萬物的基本粒子有兩種狀態,也就是「波」和「原子」,這些粒子可以像一個個小小球體一樣運動,也可以像電波一樣傳播。

說到這裡很多讀者可能就不理解,為什麼一個確實存在事物會有兩種形態呢?其實也很簡單,這是因為粒子基本上就是我們能觀測到最微小的物體,因為觀測的方式不同和它的體積足夠微小讓它的觀測形態會有兩種不同的樣式。

小編認為,就拿我們經常見到的水當做粒子,水是由無數的水分子組成,它們可以是海洋也可以是水滴,只是因為不同的存在方式我們用肉眼觀看時才會有不同的形態,但是我們用更加精密的儀器就會發現,這些水是由無數的分子構成,或許我們的科技進步後我們就可以探索量子之間的奧秘。

目前我們的科學還是基於最近二百年的科學理論,各種前沿科技的發展都是依靠曾經的理論,目前前沿的科學理論運用在現實中的例子很少,量子力學對於現代的人類來說,更像是神學,曾經的人們為了各種自然現象惶恐不安,現在的人類因為量子力學的研究感到惶恐,只是因為對宇宙的理解太淺薄。

或許當人類的科技發展到一定程度時,再回頭看待現在對量子力學的惶恐和認為量子力學是「謠傳」的言論會感覺到很可笑,科學是在不斷進步的,我們推開一扇扇未知的門,在未知的空間內探索並且尋找下一扇門,再這樣的探索過程中迷茫和恐懼都是很正常的,當然這是這些探索的先驅者帶領著我們人類向前邁出了一步又一步。

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    在上篇文章裡,我們討論到,量子就是量子,不是所想像的是「波」是「粒」那樣簡單,波粒二象性並不代表量子的全部。這個觀點,確實對於經典量子力學來講,是一個難以接受的觀點。所以,上篇文章得到一些反對的意見。為此,寫這篇文章,算是對於是上篇文章意見與評論的統一答覆,作為上一篇文章的續篇。
  • 五分鐘量子力學、(二)光的波粒二象性
    今天小編帶著各位小夥伴一起來學習一下五分鐘量子力學的第二章光的波粒二象性。我們今天不去探討波粒二象性帶來的哲學問題,這玩意一旦談起來不光是沒頭沒腦,更重要的是科學和神學各說各話無法得出爭論的結果,以後我會在專門的文章裡來跟大家探討。
  • 從波粒二象性到量子力學
    對於光波究竟是波動還是粒子爭論了很多年,雙縫幹涉實驗證明了光是一種波,而光電效應實驗則證明了光是一種粒子,從而產生了光的波粒二象性原理。後來普朗克提出了量子假說,認為火爐輻射的能量並不連續,而是以「團」為單位的。波長超過某一值的團不會攜帶能量,這個值就是後來的普朗克常量,即波的最小能量單元與頻率的比例因子。
  • 作為量子力學的基石,光的波粒二象性簡單又神秘
    量子力學的gong'che今天就和大家分享分享光的波粒二象性,歷史上科學家一直在爭論光到底是一種波還是一種粒子,他提出了一個新穎的觀點,就是所謂的物質波,簡單來說,德布羅意這個傢伙認為著世上沒有絕對的波也沒有絕對的粒子,粒子具有波動性,波也具有粒子性,任何物質都同時具有波動性和粒子性,當一個物體波動性強的時候,它的粒子性就弱,當一個物體波動性弱的時候,它的粒子性就強。
  • 五分鐘量子力學(四),量子史話:微觀粒子的波粒二象性
    上一章我跟小夥伴們介紹了玻爾的氫原子結構模型,指出了玻爾的理論雖然在解釋氫原子光譜的時候取得了一些成就,但也存在著很大的困難。這個理論應用到簡單程度僅次於氫原子的氦原子時,結果與實驗不符。即使是對於氫原子,這個理論也只能求出譜線的頻率,而不能求出譜線的強度。
  • 波粒二象性——物質其實是矛盾體
    雙縫幹涉實驗表明,光具有粒子和波兩種形態,也可以叫做波粒二象性。波粒二象性,是指所有的微觀粒子或量子系統,不僅可以部分地以粒子的術語來描述,也可以部分地用波的術語來描述。大家也可以簡單地理解為「在微觀世界,粒子具有波的特性,波也具有粒子的特性」。波粒二象性,是微觀粒子的基本屬性之一。在非觀察的情況下,微觀量子系統處於粒子態和波態的疊加態。
  • 改「波粒二象性」為「波粒一象性」
    Dirac三偏振片實驗的經典波和經典粒子的解釋都是錯的,只有明明是粒子但是數學用的波的量子解釋才是對的。當然,也有人就簡單放過了這個問題,說,這就是光的「波粒二象性」:你看,有的時候像粒子(展示光電效應的時候),有的時候像波(幹涉效應的時候)。
  • 由量子力學的波粒二象性看人身體與靈魂的二元性
    經典力學把波粒二象性被明確加以區分,把粒子分為我們常說的物質,把波動分為我們常說的光波。這種把波粒截然分開的做法,導致了科學與宗教、唯物與唯心的長期對立,導致人類對好多超自然現象無法解釋,甚至斷然否定。
  • 量子力學4:愛因斯坦完美解釋光電效應,光具有波粒二象性
    通過這個公式推導出一個結論,E=nkC2ν其中n只能取正整數,k波爾茲曼常數,C2維恩係數,ν就是電磁波的頻率,k和C2都是常數這個公式就是一個最簡單的二元一次方程,在二維坐標下表示就是一條直線,但是這個公式是有一個條件n只能取正整數,也就是說黑底輻射的能量取值只能是某一個最小值的整數倍,這個最小值就是kC2ν,k和C2都是常數,
  • 清華大學在實驗中證明了宏觀物體的波粒二象性
    清華大學研究人員在實驗中首次觀察到了液態金屬流體宏觀體系中的波粒二象性,為藉助金屬流體行為認識量子世界乃至更多物理體系開啟了一條全新的途徑。量子世界之所以神秘,是因為它充滿了這類讓人難以琢磨的既是粒子又是波的物質。這使得我們無法單獨用粒子或者波動的理論來描述量子世界。
  • 什麼是波粒二象性?
    光具有波粒二象性,一定程度上是波,一定程度上是粒子。你可能對這個答案非常不滿意,但其實這就是答案!波粒二象性不是波粒「雙標」,可不是我想什麼時候把它當作波(粒子)就什麼時候把它當作波(粒子)。有一套確定的物理規則,告訴我們在什麼時候光看起來像經典的波,什麼時候看起來像經典的粒子。
  • 《自然數波粒二象性與世界泛波粒二象性存在》論文4泛存
    當發現了光電效應現象,進一步又發現光電效應發生條件,不同材質對應光的頻率存在著各自臨界值,一直找不到合理解釋。愛因斯坦將光的粒子性和波動性統一起來,合理解釋了光電效應,實質上是以光電效應合理解釋,驗證了光是波粒二象性的統一。
  • 波粒二象性:無法像理解宏觀規律的那樣直觀的「理解」波粒二象性!
    從波粒二象性的角度理解一個微觀事物(為了避免語意造成的理解偏差,不稱其為微觀粒子),無非是:1,該事物是一個獨立的單元,許多該事物構成的群體並非是連續的。2,許多該事物組成的群體表現出衍射,幹涉等特性。你並不需要理解「為什麼大象的耳朵像蒲扇」,而只要記住類似「大象的耳朵像蒲扇」這樣的信息來幫助你認識大象。
  • 《自然數的波粒二象性與世界泛波粒二象性存在》論文5精神
    文字可以看成,從語言中直接繼承了波粒二象性,文字在以後發展中,又豐富了語言的發展。中國文學中唐詩,具有詩歌頂峰的標誌,學習漢語言是無法繞開的,談中國文學是必談的,生活中不僅引用廣泛,歷來擁有眾多學習和研習者,都為唐詩魅力所折服。唐詩正是它具有極致的波粒二象性,才成為歷來被推崇的文學典範。
  • 迄今最宏觀波粒二象性觀察實驗獲得成功
    量子力學的核心概念之一,就是波粒二象性,所有對象都可以被看作同時具備波的特質及粒子的特質。而據日前發表在arXiv預印本網站上的一篇論文稱,維也納大學的物理學家們完成了迄今最宏觀的波粒二象性觀察實驗,打破了波粒二象性的分子大小原有紀錄——這個巨大分子包含超過800個原子,由大約5000個質子、5000個中子和5000個電子構成。
  • 光的波粒二象性
    比如量子理論認為類似光子的粒子可以同時在不同的地方出現,甚至是同時在無窮多的地方出現,就像波的行為一樣。這種被稱為「波粒二像性」的概念,也適用於所有亞原子粒子,如電子、夸克甚至希格斯玻色子等。波粒二象性是量子力學理論的基礎,諾貝爾獎獲得者理察•費曼「量子力學中一個真正的奧秘」。
  • 用陰陽的概念來理解波粒二象性
    波粒二象性(wave-particle duality)指的是所有的粒子或量子不僅可以部分地以粒子的術語來描述,也可以部分地用波的術語來描述。這意味著經典的有關「粒子」與「波」的概念失去了完全描述量子範圍內的物理行為的能力。
  • 《黃帝內經》中關于波粒二象性的描述
    首先,我們要大概知道物理學上關于波粒二象性的概念是什麼樣子的,波粒二象性(wave-particle duality)指的是所有的粒子或量子不僅可以部分地以粒子的術語來描述,也可以部分地用波的術語來描述。
  • 靈、氣、勢,參悟生命的「波粒二象性」
    以相對論、量子力學及其他前沿科學理論解釋佛法道機,似乎在成為潮流。然就算真摸到了交融處,也通通只看到了一半。如果覺得波粒二象性難解,那就回到自己的精神——人的精神,其實就是波粒二象性的絕佳典範——我們的那些起心動念作意,通通是以「念頭」以及念頭的鋪展和連續來呈現的,念頭是什麼?正是「粒子」,一顆顆不正像粒子一樣麼?那麼什麼是「波」?
  • 生命的波粒二象性——生與死
    1924年,法國理論物理學家,波動力學的創始人,物質波理論的創立者,量子力學的奠基人之一的德布羅意提出了「物質波」假說,認為和光一樣,一切物質都具有波粒二象性。人是物質構成的,那麼人是否也具有波粒二象性呢?