量子力學到底是什麼,普通人能讀懂嗎?

量子力學是什麼?

量子力學是研究微觀世界基本粒子的性質的一門學科,也是現代物理學的一大支柱。

量子力學到底是什麼,普通人能讀懂嗎?

普通人能讀懂嗎?

這個問題要看你自己對讀懂的定義了,就量子力學這門學科來說,想要研究個透徹,普通人不行;想要搞清楚個大概,普通人也不行;想搞清楚原理,普通人很困難;像我們這樣的普通人,面對量子力學最多也就只能強行接受它的結論和觀點而已,這也不是什麼不好的事,畢竟量子力學很多的結論都是被證實是正確的。

量子力學到底是什麼,普通人能讀懂嗎?

為什麼我這麼說呢?

要弄懂一門科學,比如萬有引力,普通人能做的也就只有強行接受“任意兩個有質量的物體之間存在天然的吸引力,其吸引力的大小與兩物體之間的距離的平方成反比”這樣一個觀點而已。如果你想要深入的研究萬有引力的規律,你就必須要有數學基礎,至少要能看懂F=GMm/r²,還要會看懂這個公式引申出來的各種變形公式,看懂這些才只能說你可以研究萬有引力的規律,對萬有引力的本質仍然不清楚。如果還要研究萬有引力的本質,你需要更高的數學知識,你需要看懂並理解廣義相對論裡對引力的描述,也就是引力場方程。

量子力學到底是什麼,普通人能讀懂嗎?

接下來再扯到量子力學,同樣的道理,我們普通人對量子力學也只能強行接受它的觀點。

波粒二象性: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。

疊加態:在沒對粒子做“觀察”時,粒子同時處於所有有可能的存在狀態的疊加。我用人話解釋一遍:假如一個粒子有可能向左運動,也有可能向右運動,在沒對這個粒子觀察時,這個粒子處於同時向左也向右的狀態。(很扯哈,可這是真的)

波函式坍縮:當對一個處於疊加態的粒子觀察時,粒子會從疊加態的模糊狀態坍縮成一個確定的狀態呈現在人們眼前。再用人話解釋一遍:當一個粒子處於向左又向右的疊加態時,如果我們去觀察它到底是向左還是向右時,粒子會從這種模糊狀態“完全隨機地”選擇一種確定狀態來呈現在人們眼前,或左或右,反正就一種狀態。

量子糾纏:兩個有聯絡的粒子,無論相隔多遠,其中一個粒子的狀態發生變化時,另外一個粒子的狀態必定瞬間發生變化。

量子力學到底是什麼,普通人能讀懂嗎?

同樣的,這些觀點是正確的,但它很抽象,且就表面敘述來看,這些規律離普通人的生活比較遠,普通人連線受它都比較困難,要理解它談何容易,要理解量子力學,需要極高的數學知識和邏輯思維,也就是說你得看懂這些東西。。。

量子力學到底是什麼,普通人能讀懂嗎?

量子力學到底是什麼,普通人能讀懂嗎?

量子力學到底是什麼,普通人能讀懂嗎?

量子力學到底是什麼,普通人能讀懂嗎?

普通人:這是人能看懂的嗎。。。

量子力學,是描述微觀世界亞原子粒子的運動狀態和行為的理論,在量子世界裡,粒子的行為與我們宏觀世界中的經典物理理論格格不入。上世紀20年代的索威爾物理大會上,以愛因斯坦和波爾為首的兩大物理學派圍繞量子力學進行了激烈的辯論,直到今天這樣的爭論仍在繼續,科學家們仍舊沒有完美地統一相對論與量子理論。

量子理論之所以如此詭異,就是因為我們在宏觀世界熟悉的大自然法則在量子世界幾乎全部失效。

測不準原理。比如說,我們熟悉的現實世界具有確定性,我們能確定一個人,一棟樓房或者其他事物的具體位置,並可以加以描述,但在量子世界你永遠不能準確描述粒子的具體準確位置,甚至粒子可以同時出現在兩個不同的地方!

還有,在宏觀世界我們熟悉的因果關係在量子世界也不復存在,結果可以影響原因,這樣的狀態你能想象到嗎?同時,量子糾纏,量子隧穿,還有電子雙縫干涉實驗的詭異現象等都與我們的宏觀世界有天壤之別。

量子力學到底是什麼,普通人能讀懂嗎?

還有一種概念叫“量子泡沫”,上世紀50年代科學家惠勒根據量子力學提出的概念。量子泡沫又叫時空泡沫,描繪的是宇宙誕生前的一種狀態。在普朗克尺度下(有意義的最小長度單位),時空不再是平滑的,會不斷地出現能量的起伏,稱為“量子漲落”,這種漲落讓科學家們發現真空不再是空無一物,而是不斷地有正反粒子生成和湮滅,微小粒子能夠向真空“賒借”能量然後迅速湮滅,把能量歸還給真空!

量子力學主要描述次原子世界甚至是真空裡的活動變化,如此微小的世界讓我們很難直接觀看到那裡的真實情況,而那個世界出現的各種詭異現象更讓很多人摸不著頭腦。

不過,無論怎樣,量子力學遠不是一個想象出來的假說,它是一門獨立的理論科學,無論是普朗克,薛定諤,海森堡,波爾甚至是一向反對量子力學的愛因斯坦都是量子力學的創始人。同時,量子力學已經深深地應用在我們的日常生活中,我們生活中離不開的半導體,電子元件都與量子力學有直接的關係。

量子力學到底是什麼,普通人能讀懂嗎?

目前量子力學和經典物理理論相對論還沒有得到完美的融合,弦理論的出現似乎把兩者融合在了一起,不過弦理論本身似乎比量子力學更加難以理解,更加讓人摸不著頭腦!可以預見的是,兩大理論終會得到完美融合,因為雖然我們是在宏觀世界裡,但宏觀世界的一切都是由量子世界的微小粒子構成,它們本就不應該出現矛盾!