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你理解中的量子力学是怎样的?

zhao_admin1年前 (2022-05-21)科学课件43

我尽量用科普的角度简单地说一说量子力学这个东西吧,也不知道清不清楚,希望能对题主有些帮助,有觉得不对的也希望大家指出来一起探讨吧。

首先,量子是什么呢?其实通俗点来说,就是一小份儿。那么量子化又是什么呢,也就是说一个东西是由一小份儿一小份儿的基本单元拼凑起来的。换句话说就是说这个东西不是连续的。摩天大楼不是连续的,因为它由一块又一块砖堆砌起来。拿一支笔在纸上画一条线,线也不是连续的,因为它由一滴又一滴墨水组成。我们的世界也是这样,物质和能量,甚至空间和时间,都是由一份一份的小单元组成,比如光子,比如电子。世界是大楼,那量子就是砖。所以首先,量子并不是什么离我们很遥远的东西,正相反,量子就是我们之所以存在的基石,是构成我们的一切。

然后说说量子物理,当然了,听名字你也知道量子物理就是研究量子的物理学,研究这些小份儿们都有什么样的性质。之所以大家通常觉得量子力学很神秘,很遥远,很违背常理,无非就是因为量子力学的很多东西和大家习惯的牛顿力学看似矛盾罢了。这可以理解,因为我们总是愿意相信自己看到的,眼见为实嘛。可是事实上,量子力学和牛顿力学并没有谁对谁错之分,粗俗的说,量子力学就是个漂亮姑娘,而以前大家都是近视眼,也就看出她是个姑娘,起了个名儿叫牛顿力学,现在有的人带上了眼镜,发现这姑娘眼睛也好看,鼻子也好看,就决定叫她量子力学了。这时候没戴眼镜的人就要问了,凭啥你说她高鼻梁大眼睛啊,我就不信!其实呢,不管你带不带眼镜,姑娘还是那个姑娘。量子力学一直是量子力学,我们所谓的常识,我们的经典物理学,本来就是量子力学在宏观尺度上表现的结果罢了。

扯远了,接下来说说量子力学到底讲了些什么。

首先的首先,波动性。微观粒子具有波动性,事实上,万物都有波动性,这是一个叫德布罗意的牛逼科学家的观点,也就是所谓物质波。波动性是什么?就是这些粒子的行为是不确定的,有一定的可能做这一件事,有一定的可能做另一件事。一个基本粒子的存在要用时间与空间的复函数来表示,你不能说它现在在这儿,你只能说它现在有多大可能在这儿。这个其实不难理解,举个例子,我们学校的每个学生有40%的概率喜欢甜豆花,有60%的概率喜欢咸豆花。当你面对10000个学生要吃豆花的时候,你可以拍拍胸脯让食堂准备4000份甜豆花6000份咸豆花,对吧,换句话说你认为这10000个人有4000人确定只吃甜豆花,有6000人确定只吃咸豆花,没问题,人多了你当然可以这么认为,这遵循统计学规律,完全不妨碍你准备豆花。可当你只给一个人准备豆花的时候呢?你就没办法说他确定喜欢哪一种了,你只能猜测他大概比较喜欢咸豆花一点。我们的日常生活就是给成千上万人准备豆花,用的牛顿力学,没问题。而研究量子力学,就是给一个人准备豆花,测不准也就不奇怪了。

知道了波动性,其他的就简单了。无非也还是经典力学的那一套嘛,这东西在哪,怎么动的,被什么其他东西影响之后又变成了什么样子。只不过呢,量子力学里多了个概率而已,这东西有多大可能在哪里,有多大可能怎么动,被什么其他东西影响之后有多大可能变成什么样子。那些看上去很复杂很高大上的公式啊原理啊,其实也都是在讲这些很平常的事情罢了。这里特别说一说一些热门的话题,比如量子纠缠,比如薛定谔的猫,它们之所以火热,也只是因为看上去与所谓常识不符而已。可你要明白,它们也许才是这个世界本来的样子,观测与被观测本来就不可割裂,分开很远本来就不一定意味着失去联系。作为一个业余科学爱好者,我认为了解到这里应该就算是足够了。

最后,说说比较难懂的哲学层面。传统哲学的因果律告诉我们,有因必有果,有果必有因。麻烦就在这里,因为一切都只是可能,反过来说有因不一定就有果了,还有可能有果2果3果4果n,只是各自发生的概率不同。这就是个颠覆性的东西了。这可不是赌博摇色子那种随机。摇色子的时候,色子初始的状态知道了,怎么摇知道了,根据牛顿力学进行一系列计算是可以知道最终结果的。可在量子力学中,即使条件完全一样,结局也可能彻底不同,也就是一样的因生出了不同的果。这个问题,我不清楚现在科学界到底是个什么样的看法,我也没法多做解释,毕竟我也只是个工科狗,也只是习惯拿来用,哲学高度思考也许并不适合我,想必也不适合大多数普通的科学爱好者。

大概也就是这么些东西,大篇幅在讲基石,理论啊公式啊基本都跳过了,一个是,我其实也不完全知道这些东西到底一条一条怎么推出来的,我读书的时候也只是背了背课本上的公式。另一个,我觉得这些东西,普通人了解就好,最多会套公式套结论会用,也就够了。想到哪写到哪,将就着看吧,希望能有点帮助。

谢谢邀请!

我对量子力学的看法和理解是:

目前,“量子力学”教科书基本都是以薛定谔方程为主线介绍量子理论.

薛定谔方程Ψ=ψ。cos[2π﹙Et-px﹚/h]不是从任何物理机制中得出来的,它纯粹是机械波方程y=Acosω(t+x/v)变换的结果,即将普朗克方程E=hγ、圆周运动动能E=mv²/2与德布罗意物质波方程λ=h/p结合,通过一系列变换改造,结果就成了量子力学的支柱方程。

在这个方程中您根本看不到关于粒子向前运动的距离描述;也就是说,粒子只是在绕半径为ψ。的圆在作圆周运动,这种运动对不同粒子来说可以有不同速度,这就构成了一副不可思议的运动画面:

粒子运动被描述成波动后,粒子就有二种速度,即波速度和相速度;如果粒子以相速度v=λf运动,其位移S=vt,那么粒子群速度及位移又该如何描述呢?量子力学给出的群速度是v'=ω/k,位移是ψ。= v't,那么,群速度对运动粒子来说又具有什么物理意义??

量子力学为此到是费了不少口舌,但结论还是离奇得要命:一群以相速度v运动的粒子组成一团(所谓波包),在这个“团”内,粒子们还不老实,还要做垂直于v方向的上下跳动(速度是v',即群速度),真不知这种跳动能量是量子理论人为设定的还是上帝赐予的?!

后来,量子力学又引入“测不准原理”和“几率波概念”,更是不论物理章法。但量子力学却能很好地解释粒子领域中的一些运动现象问题,这说明它的描述虽然混乱,但在一定程度上倒是反映出了粒子运动中一些本质性的东西。

我通过仔细分析发现,量子力学成功的关键要素不是玻尔假说、薛定谔波方程、测不准原理等,而是在库伦电荷力基础上引入了角动量、自旋和公转磁矩;这是对库伦电、磁荷力的兼容与拓展。同时,它运用球坐标系,像欧拉研究陀螺一样来研究粒子的自旋和空间运动姿态、状态;但不同的是欧拉陀螺没有磁场概念,而量子力学倒是将自旋粒子磁场看做是构成粒子空间运动姿态、状态的重要决定因素。

就此,我得出一种看法:微观粒子运动之所以与宏观物体运动表现不同,关键在于微观粒子自旋性要比宏观物体大,故它们所表现的自旋磁场相对就大;当它们与其他物体或粒子间产生力作用时,就不再是牛顿万有引力在起作用,而是自旋粒子磁场在起决定性作用。这与宏观的中子星及目前所说的“黑洞”特性相一致,也与我的《物质自旋与力的形成》一文所得结论相吻合。

但是,我们在研究微观粒子的衍射、干涉、偏振等问题时,到是忘记了粒子的自旋性和自旋磁场性,同时也忘记了阻挡物也是由带有磁场的粒子所组成,它们形成的小孔或窄缝空间也应有磁场存在;这样,带有自旋和磁场的粒子运动通过也有磁场存在的小孔或窄缝空间时,它的运动轨迹能不发生变化吗?当然,这种变化要限定在d≈λ的空间范围内才会有明显表现。

《光学》中给出的d≈λ空间限制也正说明:粒子波动现象是一种较明显的磁场相互影响效应;就连康普顿散射、元素光谱形成及分裂等也都是原子核与光子间磁场效应的结果。关于这种论断,物理学中的几种“磁光效应”现象能够佐证我的观点。

我认为,现代物理学错就错在将波放到自由粒子运动中去,而对阻挡物的影响视而不见,其结果是一种本末倒置的认识方法。

我的思路是:将波放到阻挡物影响上,自由粒子运动没有波现象,阻挡物影响才是粒子运动产生波粒二象性的根本原因,即粒子的波性来源于“测量或阻挡物”影响过程中。光子传播是一种粒子性行为,根本不需要什么“交变场”或“以太”存在;自由运动粒子只有遇到测量或阻挡物是才会以磁场洛伦兹运动形式产生“转弯”运动,即所谓的衍射现象。

我对粒子这种“转弯”运动现象本质的认识将放在我的《洛伦兹运动及其几种形态》、《波粒二象性的本质》等文中论述,近期可能刊出,敬请朋友们关注与指点!

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