量子力学1

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什么是量子呢?一个光子,一个电子都是量子。

那么为什么跟力学放在一起呢?我想是因为量子之间有神奇的作用力吧,一种到现在,物理学家都无法解释的一种“力”。

先说几个神奇的试验。

第一个叫做,量子双缝试验。我们知道,用普通的一束光做双缝试验的时候,会在屏幕上看到干涉现象,就是一个个的明暗的光斑。但是当科学家每次只是发射一个光子,也就是每次让一个光子达到双缝上的时候,依然看到的干涉现象,也就是光子既通过了第一个缝又通过了第二个缝,这是怎么回事呢?为了弄明白,科学家在为每个缝加上检测仪器,这时,看到光子要么只通过第一个缝,要么只通过第二缝,这时也看不到干涉现象了。当把检测仪器去掉以后,又一次看到了干涉现象,科学家这次真不知道怎么回事了,但是科学家给出了解释:当光子同时通过两个缝的时候,叫做量子叠加态。当光子由于观测而被影响,从而只是通过其中一个缝的时候,叫做量子坍缩态。

这个太神奇了,用白话说,就是,量子可以既在这里,也在那里,也就是我们说的分身术。而一旦去观测他,量子好像知道自己被监视似的,分身术也就消失了。好像武林高手,从来就是真人不露相,露相非真人。

第二个试验叫做,薛定谔的猫。这也是物理学上著名的试验。话说,薛定谔听说了量子力学的原理很是好奇,于是想到了一个思想试验,科学家们经常搞这一套,据说爱因斯坦就经常这么玩,比如年轻的爱因斯坦想:当一束光去追另一束光,会怎样,于是就有了狭义相对论。好吧,我们还是说说什么是薛定谔的猫。

薛定谔也是物理学上大名鼎鼎的科学家。他假定在一个密封且不透风的容器里,放一只猫,然后放一些放射物质,这些放射物质有两种状态:要么处在衰变状态,要么处在非衰变状态,也就是量子的叠加态。而一旦处在衰变状态,那么就会触发一种装置释放毒气使猫死掉。但是如果你不打开箱子,你永远都不知道放射物质是什么状态。那么也就不能确定猫是什么状态。而且还不能在箱子里面放一个检测装置,因为那样的话一切就是确定,试验就没有意义了。

既然不能确定放射物质的状态,也就不能断定猫的死活。物质的状态是不确定的,难道猫的生死也是不确定的么?还真是这样的。因为物理学家无法给出猫到底是死是活的结论。

不能把箱子换成透明的么?可以,但是如果那样的话就有了观测者,也就是你观测了放射物质,那么是否是你的观测影响了物质的状态呢?

当我看到这里的时候,已经激动不已了,但是还有更刺激的。

第三试验,量子纠缠。

这个思想试验还是由爱因斯坦提出来的(尽管他到死都不承认),而这个概念还是跟薛定谔有关。爱因斯坦在1935年提出一个思想试验,假设有一对电子,发射之前,总自旋为零(就当一个正转一个反转就好了)。那么发射之后,如果其中一个是正自旋,那么另外一个一定是负自旋。但是在没有观测之前,你根本不知道哪个是正的哪个是负的。薛定谔知道以后,说这不就是两个电子纠缠在一起了么。于是就有了,量子纠缠的由来。这还不算神奇的。

最神奇的是,当把这对电子分别放到距离很远的两个地方后,依然存在这样的现象。也就是放在很远的两个电子,当其中一个电子的状态确定了以后,那么另一个电子的状态也就确定了,而且是瞬间确定的,是同时发生的,都不是能用光速可以解释的。这个跟《三体》里的智子是一样的。而且2015年荷兰科学家也用严谨的试验证明了这种现象。

相距很远的两个电子为什么可以瞬间达到如此默契的程度,为什么人类认知的光速在这个现象面前都弱爆了?科学家至今也不知道为什么。

说说我的感受,以前看《三体》的时候就了解量子力学,知道里面智子的厉害。但是经过万维刚老师的系统解释,让我更加的敬畏了。感叹,人类科技如此进步的今天,依然对这么基础的粒子现象还无法解释。难道地球上真的有一颗三体人的“智子”在我们地球上活动,阻止了人类的进步?好吧,我也科幻了一下。

看来我还得经常锻炼身体,保持健康。活到科学家给出答案的那一天。

哈哈哈。
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