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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
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但个人以为,这似乎又是一个定义问题,概率达到99%算宏观,还是达到99.9999%算宏观?SEk拜客生活常识网

好比从沙堆里每次拿出一粒沙子,多少次之后沙堆就不是沙堆了?SEk拜客生活常识网

这只是一个人为定义的问题,暂时看起来,这种定义对构建模型影响甚微,倒不如暂时就说“量变产生质变”吧。SEk拜客生活常识网

通过进一步的实验观测,人们发现不但粒子的“存在”是概率的,粒子的位置和动量也不能同时精确观测。SEk拜客生活常识网

通过大量反复实验,海森堡得出了一个误差公式,即 q p ħ/2ħ=h/2π),这就是大名鼎鼎的“不确定性原理”。SEk拜客生活常识网

海森堡对于“不确定性原理”的解释与我们之前以球撞球探测位置的解释类似。SEk拜客生活常识网

因为德布罗意关系有f=ε/hh:普朗克常量;ε: 能量。f: 频率),粒子能量与频率成正比,也就是频率越高,能量越大。SEk拜客生活常识网

同时λ=uT(λ:波长;u:波速;T:周期),T=1/f,所以u=λf,当u固定为光速c时,λ与f成反比,也就是频率越大波长越小。SEk拜客生活常识网

波长越小就相当于充当观测介质的球的直径越小,也就越能够缩小对象球的位置区间。SEk拜客生活常识网

但因为介质球的动量太大,因此,在发生作用时对目标球的动量影响也越大,因此就产生了一个矛盾,越小的介质球越能判断对象球的位置,但却会把它撞飞,当然也就无法得到对象球的原动量了。SEk拜客生活常识网

同年厄尔·肯纳德也发现了这一规律,只不过他的表述与海德堡不同,他认为这是粒子的“内禀属性”,换句话说“本来就那样”,跟“观测”没有关系。SEk拜客生活常识网

那么这两位的表述究竟谁的对呢?SEk拜客生活常识网

其实他们说的是一回事,关键问题就在于如何定义“存在”。SEk拜客生活常识网

如前所述,“存在”可以定义为“被观测到”,观测到就是存在,观测到什么量就是什么量。SEk拜客生活常识网

所以“被观测到”本身就可以被认为是“粒子”的内禀属性。SEk拜客生活常识网

至此,海森堡的表述和厄尔·肯纳德等价了。SEk拜客生活常识网

最后我们来回答最初那个问题,“当物体未被观测时是否存在?”SEk拜客生活常识网

这下答案清晰了吧,这是一个伪问题,并不需要回答,因为“未被观测”于“存在”本身就已经存在矛盾。SEk拜客生活常识网

这其实等价于在问“不存在的东西是否存在?”SEk拜客生活常识网

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