首页 > 社交 > 科普中国

为什么你理解不了量子力学?因为其中有一个关键概念没有定义清楚

常驻编辑 科普中国 2022-10-16 普朗克   定义   量子力学   光子   量子   粒子   概率   介质   频率   能量   概念   作用   关键

#我在头条搞创作第二期#SEk拜客生活常识网

我在欧洲读硕士期间,物理系的惠更斯楼就在我们系隔壁。SEk拜客生活常识网

那里每周都会有来自世界各地的物理学大教授做公开讲座,正好我当时也对量子场论、超弦这些玩意感兴趣,于是一次不落地去听了所有相关讲座。SEk拜客生活常识网

然而,以我的资质愚钝,再大的教授也没能把我讲明白,反而是越讲越迷糊。SEk拜客生活常识网

不过也并非全无用处,至少他们勾起了我更浓厚的兴趣,于是我申请去听了一学期的量子力学课。SEk拜客生活常识网

后来虽然所有的数学表达式都已经忘得一干二净,但我始终记着一个问题。SEk拜客生活常识网

那就是当物体未被观测时是否存在?SEk拜客生活常识网

对我来说,这个问题几乎就是所有量子世界反直观认知的汇聚点,弄明白这个问题,应该就算进了量子世界的大门。SEk拜客生活常识网

为了让这个问题更加严谨,我们还需要定义其中的三个关键概念。SEk拜客生活常识网

什么是物体?SEk拜客生活常识网

什么是观测?SEk拜客生活常识网

什么是存在?SEk拜客生活常识网

我们可以把物体定义为“粒子相互作用所形成的宏观现象”。SEk拜客生活常识网

那什么是“粒子”呢?SEk拜客生活常识网

我们把它定义为被不断细分至人类可观测极限的物质单位。SEk拜客生活常识网

这里又涉及到观测这个概念,什么是观测?SEk拜客生活常识网

我们其实并不能直接“观测”物体,而只能借助“介质”,通过观察介质与目标相互作用后的状态变化从而间接判断目标的原状态。SEk拜客生活常识网

例如我们看到红色的球,实际上是光子被球面反射回来打在我们的视网膜上,我们识别出了红色波段的光子,通过习惯联想判断球是红色。SEk拜客生活常识网

但这种习惯联想靠谱吗?SEk拜客生活常识网

其实不那么靠谱,往白球上打红光,我们依然会认为那是红球(当然又涉及到如何定义“红球”的问题,这里就不展开了)。SEk拜客生活常识网

所以当我们说“观测”微观粒子时,其实也是这样的过程,我们需要发射另一个微观粒子作为观测介质与对象粒子发生作用,再通过观测作用后的介质粒子来判断对象粒子的原状态。SEk拜客生活常识网

当然了,对介质粒子作用后的观测又是一次作用,发射介质粒子也是一次作用,再加上两个粒子之间的相互作用,实际上这一次观测至少存在三次作用。SEk拜客生活常识网

严格地说,我们所得到的“观测结论”实际上是这三次作用的叠加,而并非单一的两个粒子之间的作用。SEk拜客生活常识网

观测精度怎么样已经很难说了。SEk拜客生活常识网

微观观测又不比宏观,你去用光子撞击白球反弹回接收装置,这种作用对球的影响微乎其微,可以忽略不计。SEk拜客生活常识网

但是你用光子撞击另一个光子,就好比你用一个球去撞另一个球,那影响可就大了。SEk拜客生活常识网

相关阅读:

  • 物理学家:我们这个宇宙在基本层面上已经“分裂”
  • 关于普朗克量子的新解
  • 运动中的量子磁铁
  • 玻尔的原子模型(一)
  • 隐秘的彩虹:读懂光子
  • 如果大爆炸之前什么都没有,那是什么产生了今天的宇宙?
  • 为何物质存在尽头,不能无限细分?比夸克小10亿亿倍,不能再
  • 罗戈津推迟了将德国望远镜纳入
  • 德国人眼中的世界遗产,五十四
  • 宇宙的出现是必然还是巧合?不得不感叹人类实在太幸运
    • 网站地图 |
    • 声明:登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其描述。文章内容仅供参考,不做权威认证,如若验证其真实性,请咨询相关权威专业人士。