学习量子力学需要具备哪些知识

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-02-10 17:30 标签：
如果量子力学理论是对的，是否意味着人生是毫无意义的？如果量子力学理论是对的，是否意味着人生是毫无意义的？爱金小姐百家号如果量子力学理论是对的，那么，不但不意味着人生真的是毫无意义，反过来意味着人生更有意义了。原因有三：第一，量子力学中的&观测者效应&，会让人生充满主动创造的乐趣。&观测者效应&，说的是，你不观测的时候，这个事物是那样的；当你观测时，这个事物就变成这样了。也就是说，你所观测的事物，因为你的观测而改变。关于这个原理，有一个通俗的故事可以说明。1886年，有一位生物学家在一篇论文中写过他所观察到的&螳螂吃夫&现象：&把它们放在罐子里的时候，交配后的雄螳螂会尝试着逃跑。可是几分钟之内，它就会被雌螳螂捉住。雌螳螂会先扯下雄螳螂的头吃掉，然后是胫节，而后是大腿……看起来，如果一个雄螳螂最终竟然能从此螳螂那里逃脱的话，几乎是天赐的好运。&但是，后来生物学家们发现，在自然界中，交配之后螳螂吃夫的现象，其实是不存在的。那么，难道是那位生物学家观测错误了？不，他的观测是正确的。后来的生物学家发现，原来雌螳螂把雄螳螂吃掉的原因，就是因为有人在观察它们。当有人在旁边观测它们时，雌螳螂误以为观测的人是敌人，因此紧张起来，就把雄螳螂吃了。这个现象，可以用一个物理学的实验，得到了证明。这就是双缝干涉实验。19世纪初，物理学家托马斯·杨设计了双缝实验。一块挡板，上面开两条缝。隔一段距离放上另一块挡板。光通过第一块挡板照过去，通过两条缝照在第二块挡板上。结果会出现明暗相间的条纹。这条纹，是两束光就会形成相互干涉的效果。在后一块挡板上，如果两道光波相位相同，就互相加强，变亮；如果相位有差，则互相抵消，就会变暗。后来，物理学家改变了实验方式，不是发射一束光，而是将光子（光的粒子）一个一个地发射出去。令人震惊的意外发生了，即使每次只发射一个光子，屏幕上仍然会出现干涉条纹。要知道，上次干涉条纹的产生，是两个缝隙透过的两束光相互干涉的结果，但现在只打出一个光子，居然也产生干涉现象，这是为什么呢？答案是：这个光子自己干涉了自己！也就是说，这个光子同时通过了两个缝隙。再用电子或其他粒子打过去，结果也一样的。以平常情况来比喻，就是一个人同时从左右两个门中穿过去，结果自己撞到了自己。这样一来，就证明：光子，和其它粒子，在实验中出现了&既在这里，又在那里&的状况。接下去，最关键的来了。实验者在旁边安装了探测器，只要光子通过，就能检测到。这样做的目的就是想看看，光子到底是从哪个缝中穿过去的。但是，结果是，屏幕上不再有干涉条纹，只有单个的光点。也就是说，只要一观测，光子就不再使用&分身法&，原来是&既走了左边的缝，又走了右边的缝&，现在又规矩老实地变成了&或者走了左边的缝，或者走了右边的缝&。这就是观测者效应：对行为的观测，本身就会影响观测的结果。当量子力学提出这个效应的时候，可以相象，量子物理学家们是很兴奋、很激动的。如梦这个知识在社会上普及开来，它一定会鼓舞人们去观测、去主动地行动、去积极地创造。第二，波粒两象性的发现，会让人们对比中国文化充满敬意，也对在这种文化下长大的自己充满信心。对于上面所说的观测者效应现象，量子力学里的专业表述是：当一个微观粒子没有被&观察&时，它是呈波动状态存在的，就是说，它不是一个点，不是一个固定粒子，而是一段波动的线。而当它被&观察&时，因为观察的影响和干扰，这段波动的钱，被固定成一个点，变成了一个粒子。这又涉及到另一个量子力学知识：波粒二象性。它说的是：一个电子或光子，有时是粒子，有时是波。它究竟是粒子还是波？它怎么可以既是粒子，又是波呢？但它就是这样：既是粒子，又是波。当它为粒子时，就是物质，当它为波时，就是无，是空，是一种不定形的运动，一种可以扩散和消失的运动。你不知道是什么在运动，它是没有的，是没有的东西在运动。说到这里你想起了什么？是不是想起了老子《道德经》里说的&玄之又玄&，想起了佛教里的&空&呢？1913年，有个叫玻尔的物理学家，提出了&量子跃迁&理论，说的是：电子的运动方式是，这一刻在这个轨道，下一刻出现在另一个轨道。不知道它为什么一会在这里，一会儿在那里，因为它并没有在空间里移动。就是说，它是凭空出现，又凭空消失的。后来物理学家们又发现，所有的已知粒子都是是这种现象。这里，又有一个著名的&薛定谔的猫&实验设想。事情是这样的，1953年，物理学家薛定谔设计了一个猫的实验：把一只猫关在一个封闭的盒子里，盒子里还有一个容器，放着极少量的放射性物质。这些放射性物质，有50%的机率发生衰变，另有50%的机率不发生任何衰变。如果衰变发生，那么放置放射性物质的容器就会放电，通过继电器启动一个榔头，榔头会打破装有氰化氢的烧瓶。那么，结果就是：如果发生衰变，这套机关被触发，氰化氢挥发，猫就会死亡。如果没有发生衰变事件，那猫就会活着。到底活着还是死了？取决观测者是否打开盒子。如果不打开盒子，猫就一直保持不确定性的波态，即处于非死非活、又死又活的生死叠加状态。当外部观测者打开盒子观测时，波态就固定为粒子形式：要么是活的猫，要么是死的猫。这个实验设想的意义，在于把原本只局限于原子领域的不明确性，转变为宏观不明确性，即原来只是粒子会处于叠加态，现在宏观的动物也会如此。也就是说，本来是微观世界里的事情，是比原子还小的粒子发生的事情，现在证明它也会发生在宏观世界里。《三体》的作者刘慈欣另有一篇小说，叫《球状闪电》，里面描述了变成量子态的人。我们可以发现，人们也可以像那只薛定谔的猫，既活着，又死了；既在这里，又在那里。孙悟空的分身法，真不是完全虚构的。爱因斯坦在谈到量子理论时，曾经说过一句话：&你是否相信，月亮只有在看着它的时候才真正存在？&用量子力学来解释爱因斯坦的这句话，就是：所谓的月亮，只是一定频率的波，与人的视觉细胞相互作用的&主观感觉&。举个通俗的例子，蚂蚁的视觉细胞，就不能与月亮的波发生相互作用，因此，对蚂蚁来说，根本没有月亮存在。而当蚂蚁具备人的视觉细胞时，月亮就存在了。用佛教的观念来说，我们都是通过“六根”（六门）来了解外面的世界“六尘”的。这个过程是：“眼见色”、“耳闻声”、“鼻嗅香”、“舌尝味”、“身觉触”、“意知法”（见闻觉知）。换句话说，我们其实是被六根蒙蔽了，才了解到了这样的六尘；如果我们没有六根，或者我们的六根跟现在不同，那么，我们了解到的世界，也就是一个不同的世界。所以，《心经》中，观世音菩萨说：“观自在菩萨，行深般若波罗蜜多时，照见五蕴皆空，度一切苦厄。”这时再想想：我们知道蚂蚁，蚂蚁知道我们吗？在蚂蚁眼中，我们是人吗？其实在蚂蚁眼中，我们是一堆杂乱无章的声音。杜甫有一句诗：&感时花溅泪，恨别鸟惊心&。当你有感触时，花上的露水就变成了泪水；当你在为离别痛苦时，鸟都会惊肉跳。这不都是心——意识的结果吗？所以，心学创始人王阳明说：&心外无物&。微观粒子是这样，宏观世界也就是这样。因为宏观世界就是由微观粒子所组成的。举例来说，组成我们身体的亚原子粒子，时时刻刻都是进行&量子跃迁&，从有，跃迁到无；再从无，跃迁到有。也即，如果我们有一双能看到粒子的眼睛，我们就会发现，我们身体一会儿消失，一会儿出现。整个宇宙都是这样。现在我们理解了，原来，心外真的无物。宇宙，就在心中，随心而变。当我们真正理解了这一点，真正体验到这一点，那么，我们的认识水平，就将有一个飞跃，随之而来的，就是实践水平的提升。第三，量子纠缠的发现，会让人们对人类的未来充满好奇、充满想象、充满信心。爱恩斯坦，及他之后的一些较有成就的科学家，都表示了对大自然、对宇宙、对造物主的敬仰之情。这种敬仰之情，比之前的科学家，更加虔诚、更加热烈。原因就在于：他们发现了一个现象：量子纠缠。所谓量子纠缠，是指，两个存在相互影响关系的粒子，无论相隔多远，改变其中一个的状态，另一个也即时发生改变。这里所说的“无论相隔多远”，可以远到几亿、几十亿、几百亿、几千亿、几万亿光年。这里所说的“即时”，就是瞬间，一秒时间都不到。也就是说，哪怕这两个粒子相距亿万光年，只要有一个变化了，另一个瞬间就知道了，也同时发生变化。这个现象，让一些最有成就的、最伟大的科学家，也不得不赞叹大自然的神奇，赞叹宇宙的伟大。人类有幸生活在这样神奇与伟大的宇宙怀抱，不能不心情怀感恩。本文仅代表作者观点，不代表百度立场。系作者授权百家号发表，未经许可不得转载。爱金小姐百家号最近更新：简介:最重要的，是我们值不值得被爱。作者最新文章相关文章【图文】量子力学入门_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
量子力学入门
&&量子力学入门
登录百度文库，专享文档复制特权，财富值每天免费拿！
你可能喜欢学习量子物理所需学的知识_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
学习量子物理所需学的知识
阅读已结束，下载本文需要
想免费下载本文？
定制HR最喜欢的简历
下载文档到电脑，方便使用
还剩7页未读，继续阅读
定制HR最喜欢的简历
你可能喜欢 上传我的文档
 下载
 收藏
粉丝量：23
该文档贡献者很忙，什么也没留下。
 下载此文档
量子力学主要知识点复习资料
下载积分：1000
内容提示：量子力学主要知识点复习资料
文档格式：DOC|
浏览次数：66|
上传日期： 03:45:39|
文档星级：
全文阅读已结束，如果下载本文需要使用
 1000 积分
下载此文档
该用户还上传了这些文档
量子力学主要知识点复习资料
关注微信公众号

我要回帖

 

随机推荐