收起 在當(dāng)代科學(xué)領(lǐng)域,量子物理學(xué)的概念占據(jù)了至關(guān)重要的位置,,我們通常把量子視作是物理屬性最小的,、不可再分的基本組成部分。而與經(jīng)典的物理法則截然不同,,量子力學(xué)為我們提供了一套全新的理論體系和思考模式,。 在量子這個(gè)微小而神奇的領(lǐng)域里,經(jīng)典物理的規(guī)律不再適用,,因此人們對(duì)量子領(lǐng)域的研究始終無法達(dá)到預(yù)期的進(jìn)展,。愛因斯坦作為一位杰出的科學(xué)家,解決了無數(shù)的科學(xué)謎團(tuán),,然而世界上卻有一個(gè)異?,F(xiàn)象讓他也感到困惑不已。 他將這種現(xiàn)象稱為“幽靈般的超距作用”,,也被通稱為“量子糾纏”,。量子糾纏是量子物理學(xué)中一個(gè)極其怪異的情景。今天,,我們將探索這個(gè)令人畏懼的量子世界及其背后的真實(shí)面目,。 最初,人類對(duì)于微觀世界抱持的見解還是基于牛頓的古典力學(xué),。然而,,隨著普朗克與愛因斯坦為量子力學(xué)奠定了基礎(chǔ),人類開始正式探索量子力學(xué)及微觀領(lǐng)域的奧秘,。 量子力學(xué)主要描述了原子和次原子尺度的物理現(xiàn)象,,是現(xiàn)代物理科學(xué)的兩大支柱之一,也是現(xiàn)代物理學(xué)中最為核心的理論之一,。它與相對(duì)論并肩而立,,共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理科學(xué)的基石。 依據(jù)量子理論,,粒子表現(xiàn)出波動(dòng)的性質(zhì),,用以描述粒子行為的“波函數(shù)”能夠預(yù)示粒子的多種可能特性,如位置與速度,,而不是確定性的屬性,。量子力學(xué)的誕生徹底刷新了人類對(duì)于物質(zhì)構(gòu)成的基本認(rèn)知。 如今,,量子力學(xué)在現(xiàn)代社會(huì)中已廣泛運(yùn)用于量子化學(xué),、量子計(jì)算、超導(dǎo)磁體,、發(fā)光二極管,、晶體管、半導(dǎo)體以及微處理器等多個(gè)重要領(lǐng)域。 簡(jiǎn)而言之,,量子力學(xué)就是一門研究微觀世界的學(xué)科,,其中包含了一些在物理學(xué)界被認(rèn)為十分奇特的概念,比如量子糾纏和不確定性原理,。 關(guān)于量子糾纏,,它描述的是在由兩個(gè)或更多粒子組成的系統(tǒng)中,粒子之間相互影響的奇妙現(xiàn)象,。 在相隔遙遠(yuǎn)的兩個(gè)粒子之間,,一個(gè)粒子的狀態(tài)改變會(huì)立即影響到另一個(gè)粒子,無視距離和時(shí)間,,且這種交互作用的速度遠(yuǎn)超光速,。量子糾纏被認(rèn)為是自然界最難理解的現(xiàn)象之一,,它主要展現(xiàn)了幾個(gè)粒子相互作用后,,原本屬于個(gè)別粒子的特性會(huì)轉(zhuǎn)化為整體特性的現(xiàn)象。 薛定諤的貓是量子力學(xué)中最著名的思想實(shí)驗(yàn)之一,,也是一個(gè)極富想象力的腦力激蕩,。實(shí)驗(yàn)假設(shè)了一個(gè)裝有貓、放射性原子,、原子衰變檢測(cè)器和毒氣釋放裝置的封閉箱子,。原子的半衰期設(shè)定為一個(gè)小時(shí),意味著它可能在一個(gè)小時(shí)內(nèi)放射出一個(gè)粒子,,也可能不放射,。 因此,如果原子發(fā)生衰變,,那么貓將死亡,;反之,如果原子未衰變,,貓便會(huì)存活,。由于原子衰變的不確定性,貓的生死也變得不確定,,只有在打開箱子的瞬間,,才能確定貓的生死狀態(tài)。而在打開之前,,箱子里存在著一只既死又活的貓,! 按照量子力學(xué)的理論解釋,由于放射性原子處于衰變與未衰變兩種狀態(tài)的疊加,,貓則相應(yīng)地處于死亡與存活的疊加狀態(tài),。然而,現(xiàn)實(shí)中不可能存在既死又活的貓,我們只能在打開箱子后才能得知最終結(jié)果,。 這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)巧妙地將微觀世界的狀態(tài)直接展現(xiàn)在了宏觀世界中,,凸顯了量子力學(xué)的奇異之處。在觀測(cè)行為發(fā)生之前,,原子處于衰變與未衰變的疊加狀態(tài),,而觀測(cè)行為一經(jīng)發(fā)生,這種疊加態(tài)便會(huì)坍縮,,呈現(xiàn)出其中一種固定狀態(tài),。 薛定諤的貓不僅成為了量子力學(xué)中最經(jīng)典的議題,也是檢驗(yàn)量子理論可靠性的試金石,。隨著量子力學(xué)的進(jìn)展,,這一思想實(shí)驗(yàn)還延伸出了平行宇宙等物理問題,并引發(fā)了諸多哲學(xué)上的討論,。 在眾多物理學(xué)理論中,,量子力學(xué)被認(rèn)為是最精確的理論之一。在許多研究者眼中,,量子力學(xué)極具反直覺性,,這主要是因?yàn)殛P(guān)于量子領(lǐng)域的知識(shí),至今無人敢自稱完全理解,。甚至連量子力學(xué)的創(chuàng)始人們都承認(rèn),,他們無法徹底掌握這門深?yuàn)W的學(xué)科。 正如物理學(xué)家們所言,,“量子力學(xué)無人能真正理解”,。從這句話我們不難看出,量子力學(xué)所揭示的客觀世界實(shí)在是難以捉摸,。對(duì)于那些未曾深入研究過的普通人來說,,量子力學(xué)自然顯得愈發(fā)神秘莫測(cè)。 |
|