有人說量子力學的本質(zhì)就是概率,你認為呢?
- 留學出國
- 2022-09-18 07:56:09
量子力學只可以預言出概率,對人類有沒有價值呢?
量子力學的不確定性原理,說的就是我們無法同時精確一個微觀粒子的速度和位置。也介紹了“疊加態(tài)”,說的是一個微觀粒子可以同時處于多個位置,也可以同時擁有多個速度,也就是處于多個狀態(tài)的疊加。我還介紹了微觀粒子的“非定域性”,也就是一個物體要對另一個物體產(chǎn)生因果關系,可以不受地域的限制,可以瞬間完成因果關系的建立,這個是違反愛因斯坦的狹義相對論的,但是也要注意,量子力學也認為一個有質(zhì)量的物體不能超光速,量子力學只是覺得傳遞一些無質(zhì)量的信息可以瞬間完成,也就是超光速完成。
那么就帶來一個問題,量子力學理論只能預言出一個微觀粒子將來處于某種狀態(tài)的概率,永遠不能給一個確定的預言,那么這對我們?nèi)祟悂碚f有啥意義呢?很多朋友認為量子力學只告訴我概率,這等于是再說廢話,我們都知道宏觀世界我們用牛頓力學預測一個物體將來的運動,每一個將來的時刻都能給出確定的結(jié)果,所以量子力學相比牛頓力學而言,似乎就顯得不太給力了。
但是我要告訴大家的是,事實并非如此,大家千萬別小看概率的力量。概率雖然不能給出確定值,但是一個行為只要不斷重復,概率的力量會展現(xiàn)的淋漓盡致。舉個例子,你扔硬幣算正反面,如果你只扔幾次,那么很可能每次都扔到正面,但是我們知道正面概率是50%,也就是說你扔的次數(shù)少了,概率的力量不明顯,因為凡是都有巧合的。但是如果你扔1000000次硬幣,基本不會發(fā)生每次都扔到正面的現(xiàn)象,而且你統(tǒng)計正面的次數(shù)你會發(fā)現(xiàn),基本和反面次數(shù)大致相同,也就是說次數(shù)多了,概率的力量就展示出來了,而且嚴格精確。
那么我們?nèi)粘I钪校心男┝孔恿W的應用呢?其實用腳指頭想都應該知道,只要是大量重復的行為,量子力學都能用上,因為大量重復才能體現(xiàn)概率的力量。哪些行為是大量重復的呢?比如我們現(xiàn)在用的電子產(chǎn)品,只要涉及到芯片的開發(fā),由于電路大量出現(xiàn)0和1的計算,基本都是重復性工作,所以晶體管等元器件之間會做大量的重復工作,我們不需要每個元器件都一定100%正常工作,如果某時刻一個元器件壞了,其余元器件可以自動補上工作的漏洞,那么這個芯片依然可以正常工作,所以量子力學完全可以在這個領域發(fā)揮自己巨大的價值。
宇宙具有量子特性本質(zhì)就是一種概率,這對人類有什么影響呢?
在有關量子力學的相關研究中,薛定諤的貓或許是最著名的實驗之一,由此得出的相關結(jié)論至今仍然在學術(shù)界發(fā)揮著巨大的作用。隨著人類對宇宙的探索更加深入,我們漸漸認識到量子力學同樣能夠提供重要的線索,相關研究也因此不斷展開。
有科學家甚至認為,宇宙具備“量子特性”,然而也有觀點表示,這對未來的研究來說未必是一件好事。
在人們的普遍認知中,量子力學具備的最明顯的特質(zhì)就是不確定性,薛定諤的貓在人們打開箱子之前不一定是非生即死兩種可能性,也有生死疊加狀態(tài),從一點就可以看出量子力學本身十分復雜。
面對浩瀚無邊的宇宙,人們或許也有同樣的感受,以我們賴以生存的太陽系來說,人們通過某些定律測算天體引力時,能夠推測有第九大行星的存在,但是又始終無法借助天文望遠鏡觀測到,甚至“旅行者”系列飛出太陽系也沒有找到它的蹤影。
因此有說法認為,宇宙同樣存在不確定性,由于人類的探索才變得確定,在我們沒有涉及的領域或許同樣十分混亂,毫無規(guī)則可言。畢竟量子力學更多情況下是幫助我們尋找宇宙規(guī)律,如果宇宙本身就是概率問題,那人類的探索也就存在巨大的不確定性。
這個奇特的答案引起了人們的廣泛關注,但是物理學是研究宇宙萬物運行規(guī)律的基礎,它在某些方面仍然存在廣泛的應用性,一旦量子力學得到了發(fā)展,我們或許能夠更加全面地認識宇宙。
相對來說,人類無比渺小,我們有限的知識發(fā)展水平或許無法在短時間內(nèi)探索宇宙,但是量子力學已經(jīng)起步,它的不確定性如果能夠在宇宙學研究方面得到驗證,將會完全顛覆人們的認知。
宇宙本身十分深奧,我們只能借助于不斷發(fā)展的科學技術(shù)和相關理論進行探索,即便宇宙擁有不確定性,人類也希望竭盡全力揭開它的神秘面紗,總有一天我們能夠找到更加準確的答案。
那個明白物理上的《量子力學》,,請說一說量子力學的本質(zhì)是什么?禁止長篇大論
量子力學的本質(zhì)是解釋近代物理發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)具有波粒二相性從而產(chǎn)生一系列量子化問題(本質(zhì)上是波動性產(chǎn)生了量子性)。它的基礎觀點是克服自然界的絕對運動觀點(即一個物體運動受力場下只會有一個運動軌道答案),建立了物體運動不確定性,說明物體運動是按概率波選擇運動的一種相對規(guī)律,這種概率波規(guī)律即量子力學規(guī)律。 實質(zhì)上,這種理論說明了自然界“可知”與“不可知”的內(nèi)稟屬性。而不是我們想當然的認為一個問題就是一個確定答案。 量子力學很難,學習需要一定的毅力。好了量子力學,是什么意思?講了一個什么道理?
量子力學是20世紀初期,在一群物理大佬的神仙打架中誕生出來的,當時是為了爭論光是由什么組成以及光的形態(tài)!牛頓認為光是波形態(tài),但也有很多科學家認為光是粒子,其中有很多著名的實驗,比如雙縫干涉實驗就是最著名的一個,但是這個實驗的結(jié)果讓很多人大跌眼鏡,他們發(fā)現(xiàn)單個的光電子在通過雙縫時候居然也產(chǎn)生了干涉,產(chǎn)生了波才能產(chǎn)生的干涉條紋,但當你試圖去觀測它的運動軌跡時,它又展示出來粒子的特性,沒有產(chǎn)生干涉條紋,這就非常詭異了,怎么會這樣?難道電子事先知道我們要觀測它?后來愛因斯坦說,光其實是波粒二象性的,其實諸多量子力學的奠基人一開始都是反對量子力學的,就連愛因斯坦也曾經(jīng)說過,上帝不投骰子!而量子力學本身也遇事不決量子力學,真正的量子力學是個啥?
量子力學是描述微觀物質(zhì)的一種物理理論。它與相對論一起被視為現(xiàn)代物理學的兩大支柱。許多物理理論和科學,如原子物理、固體物理、核物理、粒子物理等相關學科都是以量子力學為基礎的。通過量子力學的發(fā)展,人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其相互作用的看法發(fā)生了革命性的變化。許多現(xiàn)象可以用量子力學真正地解釋,新的和不可思議的現(xiàn)象可以被預測。
然而,這些現(xiàn)象可以用量子力學精確地計算出來,并且已經(jīng)被實驗證明。除了廣義相對論所描述的引力外,所有其他基本的物理相互作用都可以用量子力學(量子場論)的框架來描述。量子力學的基本原理包括量子態(tài)的概念、運動方程、理論概念和相應的規(guī)則以及觀測物理量之間的物理原理。量子力學的解釋涉及到許多哲學問題,其核心是因果性和物理實在性。
根據(jù)動力學意義上的因果關系定律,量子力學的運動方程也是因果關系方程。當系統(tǒng)在某一時刻的狀態(tài)已知時,就可以根據(jù)運動方程預測系統(tǒng)在未來和過去任何時刻的狀態(tài)。然而,量子力學的預測不同于經(jīng)典的物理運動方程(粒子運動方程和波動方程)。在經(jīng)典的物理理論中,一個系統(tǒng)的測量不會改變它的狀態(tài),它只有一個變化,它是根據(jù)運動方程演化的。
因此,運動方程可以預測決定系統(tǒng)狀態(tài)的機械量。但在量子力學中,系統(tǒng)的狀態(tài)有兩種變化,一種是系統(tǒng)的狀態(tài)根據(jù)運動方程演化,這是可逆的變化;另一個是測量系統(tǒng)狀態(tài)的不可逆變化。因此,量子力學不能預測決定狀態(tài)的物理量,而只能給出物理量值的概率。從這個意義上說,經(jīng)典物理學的因果律在微觀領域是行不通的。