为什么量子力学总是让人感到疑惑

来源:IT之家  时间:2022-12-24 12:04  浏览量:4413  作者:山歌   阅读量:4119   

我们认为量子粒子很奇怪的主要问题是,它们被视为经典粒子,但它们的行为却非常非常规是先提出来的)量子本质带来的很多怪异的例子都源于这个事实——至少量子力学的很多不同解释带来了这些怪异但是,无论量子物理学家在处理什么,量子物理需要描述的对象都不等于经典对象,甚至不等于或类似于尘埃,沙子或玻璃这样的东西

量子粒子比我们通常看到的经典粒子小很多,小得不可思议正因为如此,几乎在量子尺度上,一切都是不同的(即不仅仅是奇怪)这意味着在物体,粒子等经典物理语境中使用词语是有问题的就连量子力学中的波这个词也经常会产生误导这主要是因为量子波函数只是用方程表示的数学对象——严格来说,它们并不完全对应于对现实的描述

更具体地说,如果粒子是波,那么波的干涉就没那么奇怪了,波的叠加也没那么奇怪了。

从技术上讲,量子X和量子Y会相互干涉——就像海洋上的波浪一样所以当量子X和量子Y发生干涉时,就会相互叠加当然,一个经典物体不能干涉另一个经典物体——至少不能像量子物体那样经典x和经典y也不能叠加

但是,我们这里说的不是经典物体,甚至不是经典粒子!

因此,为什么量子X的行为不像经典物体,甚至不像经典粒子相反,如果一个经典物体的行为像一个量子X,它也会看起来很奇怪但这并没有发生很多人觉得量子现象很奇怪,主要是把它当做经典现象来看待,但是它的行为却非常非常规事实上,我们只有用量子形式表达的量子现象——就像经典现象用经典形式表达一样

当迈克尔·布鲁克斯使用单个正电荷,或质子这个词时,他再次向我们展示了粒子这个词的问题。我们在这里绝对可以得出一个定义,那就是:

质子=正电荷

因此,在这种情况下,粒子只是正电荷现在,正电荷很难是粒状的——至少在孤立存在时是这样,因为它们总是表现出波的特征即使一个质子(或另一个粒子)含有电荷之外的其他性质(如自旋,质量,大小等

米,或者万亿分之一米!这与海浪或任何其他类型的古典波有什么关系。

下面的讨论尽量接近量子力学中的经典粒子。

当波变成粒子时

正如已经提到的,当两个量子波相遇时,它们将被叠加叠加是任意给定位置的两个波的和此外,这种相加比两个波单独存在时的行为更像一个粒子这种类似粒子的东西是两个或两个以上量子波叠加的结果换句话说,如果你把一个波谷和另一个波谷放在一起(或者一个波峰和另一个波峰放在一起),那么你会得到类似粒子或固体的东西

当然,所有这些文字和描述本质上都是相似的!

换句话说,我们在这里仍然使用波和粒子这两个词这主要是因为我别无选择,只能这样做

其实这些话都属于量子力学的解释这意味着在解释量子力学时,简单地使用单调变量x,y等没多大帮助当然,这对任何感兴趣的外行都没有帮助

烟龙的尸体

尽管文章开头引用了迈克尔·布鲁克斯的一段话,他在同一本书的其他地方写道:

玻尔认为,薛定谔波动方程背后的终极实体既不是波,也不是粒子,因此无法用任何我们能处理的术语来描述。

当然,布鲁克斯引用尼尔斯·玻尔的话并不意味着他同意玻尔的观点尽管如此,玻尔确实提出了一个需要解决的问题——即使人们不需要接受他的整体立场或解释

约翰·惠勒

美国理论物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒也研究了这些问题,或者至少是类似的问题他用烟龙的形象来表达自己的观点他指出,在实验输入和实验输出之间,我们无权谈论存在什么因此,像粒子和波这样的词自然会受到怀疑——至少在实验过程中使用这两个词的时候(即假设的龙的身体的真实性)

所以在输出之前把量子X描述成粒子或者波,和在实验或者观察输出之后这样描述量子X是有区别的但是,即使已经做了实验(或观测),也就是量子波函数已经坍缩的时候,用这些经典的词可能还是会有问题

再次引用波尔的话。根据布鲁克斯的说法,玻尔认为

一旦进行了测量,测量的类型将决定我们能看到什么。

更重要的是,

举个例子,如果你用仪器探测一个物体在空间中的位置,你会看到这个物体在空间中有一个确定的位置——也就是我们所说的粒子这个实体。

这里的重点是,用粒子这个词来指代龙身上的东西,用仪器探测到物体的空间位置来指代后面的东西,是很可疑的所以这个X不仅是测量或观测前的粒子,也是测量(或观测)后的粒子

总而言之:经典词粒子在所有量子情况下都是有问题的。

注意:

如果把量子粒子当作粒子有问题,那么把原子当作粒子也有问题。

也许一个原子根本不能被视为物体毕竟,如果氦原子的原子核被视为一个柠檬的大小,那么该原子边缘的直径将为2.5英里因此,按比例来说,原子核与整个原子极不相称与它所属的原子相比,原子中的每个电子都小得令人难以置信(相当于直径2.5英里的圆上的一个点甚至更小!关于电子的大小,目前还没有一个准确的说法

当然,大部分甚至所有的实体都是由元素原子构成的,所以本身没有问题。

原文链接:量子粒子是其他经典粒子也不是weir物体

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