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为什么国内的科普几乎没有系统深入介绍量子理论的

来源:网络 作者:佚名 时间:04-08 手机版

因为在世纪之交的年代里,物理学处于新旧交替的阶段。这个时期,是物理学发展史上不平凡的时期。经典理论的完整大厦,与晴朗天空的远方漂浮着两朵乌云,构成了19世纪末的画卷;20世纪初,新现象新理论如雨后春笋般不断涌现,物理学界思想异常活跃,堪称物理学的黄金时代。这些新现象与经典理论之间的矛盾,迫使人们冲破原有理论的框架,摆脱经典理论的束缚,在微观理论方面探索新的规律,建立新的理论。

量子理论距离成熟有多远?为什么量子理论发展了那么久应用却很少??

量子理论已经很成熟了,现在应用非常多。量子力学和相对论是现代科学技术的两条支柱,没有这两个东西,就没有现代物质文明。例如,我们现在在用的半导体(计算机的CPU等)都是在有了量子理论之后才可以做出来的,不然你想一下,用牛顿经典理论怎么生产这些东西?

当然,量子理论是否已经完善,这个应该还不完善,但是这个并不影响量子理论对现在的世界产生巨大的影响!

量子理论的应用除了半导体,超导体,化学本质等领域,还有量子保密通信在物理原理上面保障了通信不被通信不被窃听,现在世界各国正在如火如荼的研制量子计算机。量子理论在生活生产中的应用,在过去已经对这个世界产生了深远的影响,而以后会产生更大的影响,人类的生活也会因此越来越美好!

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量子为何会发生纠缠的现象?为什么很多人不接受这个理论?

量子为何会发生纠缠的现象?为什么很多人不接受这个理论?因为到目前为止,科学家也无法解释量子纠缠发生的内在原因,我试着大胆的猜测,量子纠缠的本质原因是,一个粒子从高维度向低维度的多个投影,两个纠缠粒子相距甚远却能同时感应到彼此,是因为这种感应只是一种假象,这两个粒子其实只是同一个粒子在不同纬度中被显现出来了。

而我们找不见的暗能量也处于高维度中。黑洞的奇点就高于三维,宇宙中有太多没有被发现的黑洞,宇宙中所有黑洞奇点是宇宙暗能量的主要组成部分,最难理解的是黑洞奇点包含了以这个黑洞为核心的所有事物的信息,而量子纠缠就是黑洞奇点里的信息子在低于其的维度上的投影。

黑洞奇点的虚数映像,是同我们这个小宇宙规律完全相反的:光速是最低速,是由反物质构成的,其反物质与我们这个小宇宙的物质来自同一个奇点,因此每一个黑洞奇点包含了两个映射的小宇宙。超大质量的恒星有机会变成黑洞,由许多黑洞组成的某一个星系的中心也是一个大很多的黑洞,而这个黑洞奇点再次包含了以其为中心的所有物质的信息,他的虚数映像也有一个相反的次宇宙。

这样类推下去,确实有太多的我们,但是行为方式是多姿多彩的。银河星系奇点是五维;银河系次群奇点是六维;本星系群奇点是七维;本超星系团奇点是八维;总星系奇点是九维。

说了一些对宇宙宏观的猜想,对应的宇宙微观世界也存在高于三维的粒子,我们司空见惯的电子、光子就十分神奇,通过观察分析它们表现出的特性,我认为:电子、光子、夸克、中微子等是四维及以上维度的;引力子是五维及以上维度的,而引力子很可能就是黑洞中所谓的信息子的载体,我们不好理解的粒子的纠缠现象或许就是借助于引力子通过各种各样的“虫洞”来传送的。

量子纠缠是微观粒子间的一种特殊物理现象,已经被实验观测所证实。

很多人不能接受量子纠缠,其实有以下几个原因:

一、量子纠缠这个名字起得不好

这个名字不能真正表达这个微观粒子之间现象的本质。纠缠一词,弄得好像粒子之间会有意识,有感应一样。不明白,当初物理学家为什么要给这个现象起了这么个名字。

二、量子力学小白

这就没什么可说的了,对量子力学完全不懂的人,而量子力学又没有经典的经验可以与之相对应,我们怎么解释也都是没有用的。

三、科普人的“误导”

其实这也是无心之过。科普本身就是为了要用通俗的语言把一件不好理解的事情说明白,而科学是严谨的,需要用数学语言进行精确描述。这样科普为了能让吃瓜群众好理解,必然失去科学的严谨性。

那么究竟什么是量子纠缠呢?首先我们需要了解什么是量子。

那些普朗克常数能发挥明显作用的现象叫做量子现象,这些具有量子现象的微观粒子都可以看作是量子。所以量子不是某种粒子的称呼,而是具有量子现象的微观粒子的统称。这个性质毫无疑问已经被大量的实验观测所证实。微观粒子跟我们宏观经验世界的物质不同,它们既是物质又是波,不是我们看到过的任何东西。所谓的量子纠缠就是形成叠加态的两个全同粒子的状态。由于波函数可以覆盖很广的区域,也就是说,即使距离几十公里,甚至是几光年以外,两个全同粒子也是有可能进入叠加态的。

就简单写到这里吧,由于不是写教程所以没有使用任何公式,难免也不够严谨,但是作为科普应该是够了。您需要记住一点,量子纠缠的关键点不是什么有意识参与,而是叠加态原理。

谁能通俗易懂的解释量子理论

量子理论即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。

在牛顿力学(或者叫经典力学)体系中,能量的吸收和释放是连续的,物质可以吸收任意大小的能量。

后来发现,其实能量真实的吸收和释放,只能够以某个的量级(hv)为最小单位,一份一份的吸收和释放,h也就是量子力学里最常用到的普朗克常数,v为电磁频率。

由于普朗克常数的数量级很小(10的-34次方数量级),这就导致了牛顿力学在大尺度上和实验符合良好,但在小尺度上偏差很大。

所以薛定谔在普朗克的量子理论(能量一份一份的传递)体系上建立了薛定谔方程,从而开辟了量子力学的伊始。

扩展资料:

薛定谔的量子理论

奥地利著名物理学家薛定谔提出了一个广为人知的量子力学思维实验,意图从宏观角度阐明微观尺度的量子叠加原理,帮助人们形象理解。

理想实验中这样假设,有一只猫和装有放射性物质的瓶子同在一个盒子内,有50%的可能放射性物质会发生衰变产生毒气,此时猫咪就会被毒气毒死,也有50%的可能性放射性物质不衰变,猫咪不会死亡。

不考虑任何其他因素对这个系统产生干扰,猫咪的存活与否仅仅与放射性物质是否衰变有关。

而任何在盒子外的人,在不打开盒子观察的情况下,是不知道猫咪的生死情况的。猫有50%的可能性活着,也有50%的可能性死去。

在同一时间,同一地点下,这种生死叠加态对于盒子外的人来说,是并存的。

参考资料来源:百度百科——量子

参考资料来源:百度百科——量子理论

参考资料来源:科普中国网——理解量子

玻姆力学是否能够撼动传统量子力学的理论基础?

测量粒子在两点之间传播所需的时间可能是对 玻姆力学 最好的检验。

一个看似简单的实验:如果能够精确测量粒子从A点到B点所需的时间,可能会促进量子物理学的突破。新的科研实验发现将物理学家的注意力集中到波姆力学量子理论上(该理论目前不属于传统量子理论)。

当前,国内学习到的传统量子理论,几乎全部源于上世纪20年代诞生的波动力学和矩阵力学,其解释基于哥本哈根学派的诠释。国内对于玻姆力学的研究和科普较少,有兴趣的读者可以自行了解或者等待作者关于玻姆力学的介绍。

最近德国的科研团队进行了一项新的研究:测量粒子在两点之间传播所需的时间。在团队采用玻姆力学理论之前,传统量子理论在这方面的努力都宣告失败了。但是,传统量子理论作为现在学界和大众广泛的量子力学理论为什么无法完成看似如此简单的测量,至少应该感到疑惑。因此,物理学家不得不求助于假设和近似来计算粒子传输时间。

量子世界很奇怪,这已经不是什么秘密了。设置一个电子枪在屏幕上发射亚原子粒子,如经典的“双缝实验”,你无法准确预测任何给定的电子会落在何处形成荧光点。但是可以精确地预测点的空间分布或图案,这些点随着时间的推移随着电子一个接一个地着陆而成形,有些地方有较多的电子,有些地方较少。

但这种怪异隐藏着更神奇的现象,在其他条件相同的情况下,每个电子到达探测器的时间会有微小的差别。就像电子的落点分布一样,到达时间也有分布:普遍的到达时间是一致的,但是也有少量的到达时间不同。

传统量子理论只关心“在哪里”,忽略了“何时候”,传统量子理论还不能精确预测这种时间分布的机制。

产生这个奇怪的问题在传统量子理论有一个很深刻的原因。在传统量子理论中,可以测量的物理特性称为可观察量(observable )。例如,粒子的位置是可观察的,而且每个可观察量都与相应数学实体与之相关联,但是传统量子理论中没有对量子观察时间的数学实体。

传统量子理论不能容纳时间算符,至少不能以传统的方式思考。但是,是否因为传统量子理论不能容纳时间,我们在研究量子力学时就必须从根本上放弃时间运算???

显然不能,测量粒子运动时间或飞行时间是实验物理学的重要组成部分。例如,欧洲核子研究中心大型强子对撞探测器—“质谱仪”就是用来测量计算粒子、离子和分子的质量和动量的。

从量子视角分析,每个粒子都由波函数进行表示,相同制备的粒子从其源头释放时将具有相同的波函数。但是,在测量每个粒子在释放瞬间的动量时,每次都会产生不同的值。

实际上,传统量子理论也有计算到量子运动时间的方法—量子磁通量。当粒子飞向探测器时,其波函数根据薛定谔方程演变,该方程描述了粒子随时间变化的状态。薛定谔方程确定了粒子的波函数—从而确定了在该位置检测到该粒子的概率—假设粒子只穿过该位置一次(传统量子理论中还没有明确的方法来证实这个假设)。从传统量子理论的角度来看使用这些假设“非常好”,物理学家可以计算粒子在给定时间到达探测器的概率。

假设很“美好”,却有一个很严重的问题。用概率去描述粒子到达时间会产生量子磁通量为负的计算结果,虽然很难找到磁通量明显为负的波函数,但没有理论规定“禁止磁通量为负”。对于物理学家来说“这是一场灾难”, 负量子磁通量会导致负概率,结果很尴尬—即人类的认知:概率永远不会小于零。

玻姆的理论认为,每个粒子都受其波函数的引导。与传统量子理论不同,在传统量子理论中,粒子在测量之前没有精确的位置或动量—因此也没有轨迹—而波姆力学中的粒子是真实的,并且具有由精确运动方程描述其轨迹。

为了验证波姆力学,科学家设计了一种实验装置,可以在远离的地方检测粒子(探测器放得足够远并进行波姆分析),产生区别于传统量子理论的计算结果,以此区分玻姆力学的预测结果和传统量子理论预测的结果。

科学家进行了艰巨的实验任务,经过几年的工作努力,实验结果表明:每个量子的波函数都可以用称为自旋矢量的数学表征来表达—一个与波函数相关的箭头,它可以指向任何方向。团队研究了两种情况:一种是箭头指向波导轴,另一种是箭头垂直于波导轴。

当波函数的自旋矢量沿波导轴对齐时,传统量子理论预测的到达时间分布与波姆力学预测的相同。但是,当自旋向量垂直时,传统量子理论的量子磁通量为负,这意味着使用薛定谔进化来计算到达时间变得不可能(薛定谔演化来计算到达时间的分布只有当量子磁通量为正时才有效)。采用通用量子力学计算的物理学家“在量子磁通量变为负数时举手投降了”。

进一步的实验还在继续,但是如果证明玻姆力学有效,接下来能够证明的实验发现可能会震撼传统量子理论的基础!!!

最后,关于量子力学作者本人不赞成将任何宗教、神学、玄学与之相联系。量子力学是极其严谨的理论与实验物理科学,量子力学的基础是数学与实验(包含思想实验),即便是尚有很多未知需要研究,但是也不需要任何宗教、神学、玄学对其进行解释。

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