量子力学的一个有趣示例,从此不再高不可攀
量子力学探讨的是物质、能量、意识等等宇宙基本问题,其精髓可以说主要就是物质的叠加态和坍缩,围绕着这两个概念诞生了哥本哈根学派、爱因斯坦的隐变量、多世界等等不同解释。由于量子力学显得过于神秘,一千个人心目中有一千个量子力学。今天和大家探讨一下自己心中的量子力学。
叠加态是说宇宙万物(不仅是微观粒子)都处于多种状态叠加,比如双缝干涉实验中,单个电子也是同时通过了两条缝,也就是说处于左和右的叠加状态,而人一旦进行观测,则叠加态会坍缩为其中一种状态。比如电子会坍缩为粒子状态明确地通过左缝或右缝。对此,哥本哈根学派解释为人的“意识”造成了粒子状态的坍缩,该学说占据了主流地位,“意识”在该学派具有崇高的地位。
那么,个人是怎么理解得呢?这个很难解释清楚,我一般喜欢用花瓶脸来进行说明。比如上图中,两张相对的脸构成了花瓶的轮廓。那么整张图究竟是花瓶呢?还是脸呢?都对,又都不对?但是,这就对了,这就说明这张图是处于花瓶和脸的叠加状态。而且,神奇的是,神经科学发现,人在观测时只能看到一种图像,也就是你当成脸看时,是不能感受到花瓶的状态的,你当成花瓶看时,是无法感受到脸的状态的。用量子力学的话说,就是你的观测会造成这张图叠加态的坍缩,即或者成为花瓶,或者成为脸。
当然,花瓶脸是静态的,而叠加态的粒子都是动态的。但是打个比方,花瓶脸作为花瓶时可以插花,作为脸又可以和人交谈。那么和叠加态的量子可以说并没有区别。
那么个人理解的这种量子力学概念有什么独特的地方呢?
首先,它与经典的哥本哈根解释并不一致。哥本哈根解释认为叠加态只处于人的意识观测之外,当人的意识介入后,叠加态就消失了。而个人的理解是叠加态始终存在,并没有随着意识介入消除。这种坍缩只是人为选择了一种状态,与哥本哈根认为的消除叠加的坍缩是不一样的。那么,在电子的双缝干涉中,当你观测时,你只能看到粒子的状态,而其他状态并没有坍缩,只是你无法感知,其证明就是解除观测后,反而以“不观测”的方式“观测”到干涉条纹。
此外,这种理解与多世界理论也有一定区别。多世界认为各种状态随着意识的介入会沿着各自的路径不断发展,会衍生出无数的平行世界。但按对花瓶脸的理解,世界并没有分裂,各种状态仍统一于花瓶脸这个整体,只是在现实中呈现出某一面。当然,你可以和脸对话,同时别人往花瓶插花,两者互不干涉。这些都发生在同一世界,不会发生在不同世界。在双缝实验中,电子确实以另一种状态同时通过了另一条缝,但不会进入别的世界与你再无瓜葛,而是仍会在这个世界保留状态,只是无法用观测双缝的方式探查。就好比某种特定方式只能看出花瓶或脸。
以上只是个人粗浅的理解,不敢说绝对正确。毕竟,对量子力学的理解千差万别,理论的完善还有待实验的进一步确证。量子力学涉及的都是物质、能量、意识等等根本性的问题,其实每个人都可以有自己的看法。
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我们享受着哪些量子力学的成果?
从定义上,量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支。听着很专业对吗?
没事!让我带你了解它背后的实际应用!
之前很多伙伴就问我们,我们学了量子力学有什么用呢?人类因为量子力学得到过什么实际的帮助吗?我们只知道这个理论很厉害,却不知道它是干嘛的。
其实,量子力学可不是21世纪才有的,在19世纪末就已经登上了历史舞台。
没有量子力学,就没有晶体管,而目前几乎所有的电子产品中都有晶体管,特别是晶体管在军事计划和宇宙航行中的威力日益显露出来以后,为争夺电子领域的优势地位,世界各国展开了激烈的竞争。为实现电子设备的小型化,人们不惜成本,纷纷给电子工业以巨大的财政资助。
没有量子力学,就没有磁性储存材料,也就没有CD光盘等,我估计前一辈就会少很多浪漫了。
最最恐怖的是,如果没有量子力学,就不会有晶格的X衍射图样解释,最后也就不会有发现DNA的双螺旋结构,接下来和DNA的所有成果就不会出现,遗传学将退步一大半,那么从遗传学衍生出的医学也会流失,医学也是最关乎百姓的大话题。
由此可见,量子力学的巨大贡献!小伙伴可不要再只以为这是一个仅仅是理论的理论啦。
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