8.13-量子力學

【8。13】

1、當今社會,在科學的滾滾巨輪下,量子力學已經站到了科學的最前沿。它是一個與牛頓的經典力學完全不一樣的一套理論體系,也是現代物理學的支柱之一。簡單來說,經典力學是解釋地球上人們生活現象的物理學理論;量子力學是解釋宇宙中各種事物本質的物理學理論。

我們來簡單認識一下量子。①人們先是發現分子、原子,然後發現質子、中子、電子。然後發現帶電微粒不停地振動產生了變化的電場,並且不斷地輻射出電磁波。然後人們給這種現象命名電磁輻射。②同時人們發現溫度越高分子運動越劇烈,電磁輻射也會改變。然後人們叫這種與溫度有關的電磁輻射叫熱輻射。③然後人們為了推動冶金工業,去研究熱輻射,推匯出來一個關於輻射和能量之間關係的定律(瑞利金斯定律。定律是指客觀規律,可以理解為一定正確的規則),這個定律在長波或者高溫下適用,可是在短波下違背了能量守恆定律。④為了解釋兩個定律為什麼衝突,一個叫馬克斯·普朗克的人提出了一個假設,如果電磁波的發射和吸收都不是連續的,而是一份一份進行的,那麼兩個定律就不衝突了,然後這個假設被事實證明是正確的。然後人們叫這種一份一份的能量,就叫做量子。打個比方就是,原來人們只能看到電影(波),但是後來人們發現電影居然是一張張膠片(量子)組成的。

解釋完量子是什麼,我們繼續往下看。後來人們發現光這種波居然也和熱輻射這種波一樣,是以量子的形式被髮射或吸收,並且既存在波的特性,也存在粒子的特性。然後人們叫這種特性,叫做【波粒二象性】。然後人們陸續發現電子、質子、原子等粒子產生的物質波也具有波粒二象性。

確定了波粒二象性這一概念之後我們再繼續往下看。首先人們根據公式可以知道,光量子會以一種無法預見的方式擾動粒子並改變粒子的速度,並且這種擾動量與光量子的能量成正比。可以理解為光量子被粒子吸收後,粒子的速度和方向會隨機改變,吸收的能量和速度變化量成正比。然後,當人們要測量一個粒子的位置和速度的時候,最好的辦法就是把光照到粒子上,然後透過反光來確定它的位置和速度。可是在一定頻率下的光波,靈敏度是有限的,所以不能精確的測量到粒子的位置。一定具有誤差,並且誤差距離在兩個光波的波峰之間。那麼要想更加確定粒子的位置,就需要用頻率更高的光波來測量。但是頻率更高的光,光量子能量就越高,照射到粒子上的光對粒子的擾動量就越大,粒子的速度就越快。也就是說透過反光來測量粒子位置時候,如果把粒子位置的不確定性減半,那麼就必須把粒子速度的不確定性加倍,反之亦然。所以我們永遠無法用光來測量一個粒子的準確位置,而光是我們觀察事物的最基本方式。然後人們建立了【不確定性原理】。

至此,量子力學的兩大基礎:波粒二象性和不確定原理,都已經建立了。

然後在近現代史上,人們不斷透過推理、實踐,證實並迅速發展壯大量子力學。世界上人們的認知,從對牛頓用來解釋生活現象的經典力學,變成了用來解釋宇宙本質的量子力學。像我們都知道的核能、原子彈、半導體二極體、積體電路、電腦等等,都是建立在量子力學基礎之上的。

好了,現在知道為什麼我之前經常拿量子說事了吧。因為要探求世界真理,只能站在量子的立場上來說事,畢竟還是站到別人的肩膀上才能看得更遠。

最後提出一個好玩的問題:雞窩頭為什麼自己在不確定性原理的基礎上,研發出來原子彈並且提出他的一整套理論之後,又推翻了不確定性原理呢?是不是因為我們現在只是個人,而人目前觀察事物的最基本方式就是——光。我們的身體構造決定了世界對於我們來說是不確定的。那麼有沒有能夠確定世界的意識存在呢?如果有,我們如何感知它?如何感知這種確定呢?

或許…丟骰子的是我們。

8.13-量子力學

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