江苏快3在线计划网 四川快3官网 福建快3精准预测网 大发分分快3 浙江快3遗漏号码查询 江苏快3最佳倍投表 谁有重庆快3微信群 云南快3遗漏号码查询 大发2分彩开奖 上海11选5计划 浙江快3大小如何计算 谁有江西快3微信群 云南快3人工预测 吉林快3计划群骗局 新疆快3哪个平台正规 河北快3注册平台 大发2分彩走势 陕西快3微信计划群 甘肃快3每天多少期 万博官方网站代理 5分排列3投注 5分排列3投注 吉林快3跨度怎么算 福建快3官方计划网 3分排列3走势 江西快3和值计划网 新万博代理申请说明 上海快3独胆计划 新疆快3用什么软件预测 四川快3多久一期

内容字号:默认大号超大号

段落设置:取消段首缩进段首缩进

字体设置:切换到微软雅黑切换到宋体

业界资讯软件之家
Win10之家WP之家
iPhone之家iPad之家
安卓之家数码之家
评测中心智能设备
精准搜索请尝试:精确搜索

我们是否生活在一个量子世界中?

2019/12/2 9:14:09来源:新浪科技作者:任天责编:孤城评论:

北京时间12月2日消息,据国外媒体报道,面对现实吧,量子力学真的很让人困惑。我们所熟知的所有物理定律在量子领域中都被打破了,物理学家仍在努力调和量子和宏观这两个不同的世界。

想象把一个粒子放在盒子里,根据经典物理学(和常识),这个粒子应该永远呆在盒子里。但在量子力学中,这个粒子可能在你下次观察它的时候跳出盒子。在经典思维中,我们可以精确地测量任意物体的动量和位置,但在量子世界里却不是这样,你对一个物体了解得越多,对另一个物体就了解得越少。某个物体是波还是粒子?根据经典观点,你可以也只能二选一;但如果是量子力学,那两者都有可能。

量子世界很难理解,但在某种程度上,亚原子规则会让位于宏观规则。发生了什么呢?我们不确定,寻找这个问题的答案是一个漫长而奇怪的旅程。

第一个给量子世界贴上有用标签的人是物理学家尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)。20世纪初,世界各地的科学家开始意识到原子和亚原子系统的奇怪和意外行为。经过几十年艰苦的工作,他们发现,某些属性,比如能量,是以被称为“量子”(quanta)的能级离散包形式出现的。物理学家开始尝试用数学基础来解释这些实验,但没有人能发展出一个完整的、一致的框架。波尔是第一个尝试这样做的人。尽管他没有提供完整的量子力学理论,但确实奠定了一些重要的基础,他还提出了一些后来成为现代量子理论基石的理论。

第一个理论来自他早期建立原子模型的尝试。在20世纪20年代,物理学家已经通过各种实验知道,原子是由一个沉重、致密、带正电荷的原子核,周围环绕着一群微小、轻、带负电荷的电子构成的。我们也知道,原子只能吸收或发射特定能量的辐射。

但是,原子是什么样子的呢?

玻尔把电子放在围绕原子核的“轨道上”,围绕着大密度的原子核跳着华尔兹舞,就像太阳系的行星一样。在真实的太阳系中,行星可以存在于不同的轨道上,但在波尔的原子中,电子被卡在很窄的轨道上——它们只具有预先定义的轨道距离。

通过电子从一个轨道跳到另一个轨道,原子可以接收或发射特定能量的辐射,它的量子本质就这样被编码了。

量子力学与经典物理的连接

在此基础上,玻尔又增加了一个有趣的转折。有很多可能的方法来构建原子的量子模型,那他为什么要这么做呢?玻尔发现,当电子在离原子核很远的轨道上运行时,它们的量子性质就消失了,此时经典的电磁学就可以完美地描述原子——就是两个带电粒子。

这被称为对应原理(Correspondence Principle),也是玻尔用来支持自己原子模型的依据。你可以提出任何想要的量子理论,但正确的理论是那些在某些限制下让位于经典物理学的理论,在玻尔的原子模型中,这种限制就是电子必须远离原子核。

玻尔的原子模型是不完整的,后来被沿用至今的价电子层模型所取代,但是,玻尔的对应原理依然发挥着,并成为后来所有量子理论的基石——它是一盏指路明灯,让物理学家能够构建和选择正确的数学方法来描述亚原子世界。

玻尔并没有就此止步。他认为,尽管这种对应原理允许量子世界和经典世界之间建立联系,但这两个世界并不相同。

就在玻尔对这一切感到困惑的同时,他的好朋友维尔纳·海森堡提出了他那即将成名的测不准原理。当你尝试测量一个微小粒子的位置时,你会失去它的动量信息,相反地,当你试图确定它的动量时,你又会对它的位置一无所知。

波尔采纳了这个想法并付诸实践。他把海森堡的测不准原理看作是量子世界更大层面的一部分,即一切都是成对的。想想量子世界中最著名的一对:波和粒子。在经典系统中,一个物体要么是纯粹的波,要么是纯粹的粒子,你可以二选一,来对某些行为进行分类,但在量子力学中,这两个性质是成对存在的:所有物体同时既是粒子又是波,并且总是同时表现出这两者的某些性质。

另外,从本质上讲,量子规则依赖于概率——平均而言,量子力学只能再现经典物理学。基于这两个观点,玻尔认为量子理论永远无法解释经典物理学,换句话说,原子及其他粒子在一套规则下运行,而火车和人在另一套规则下运行。它们可以而且必须通过对应原则联系起来,但除此之外,它们又过着各自独立的平行生活。

波尔说对了吗?一些物理学家认为,我们从根本上生活在一个量子世界中,只是还没有完全了解其中的原理,而且我们可以从纯粹的量子规则中重现经典物理学,另一些物理学家则认为,玻尔已经解决了这个问题,我们不需要再进行讨论。当然,大多数人只是埋头于数学模型,对此并没有过多关注。但是,这仍然是很值得思考的问题。

相关文章

关键词:量子

IT之家,软媒旗下科技门户网站 - 爱科技,爱这里。

Copyright (C)RuanMei.com, All Rights Reserved.

软媒公司版权所有