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燃烧的量子力学

发布时间:2023-04-14 09:27:21 所属栏目:外闻 来源:
导读:量子力学太诡异,它有太多的不确定性,以至于很多为量子力学奠基的科学家,都不同程度的反对量子力学。量子纠缠、量子隧穿,这些是不是太烧脑了?

它又是神奇的,帮助人类创造出了很多有用的东西。比如工业上用的

量子力学太诡异,它有太多的不确定性,以至于很多为量子力学奠基的科学家,都不同程度的反对量子力学。量子纠缠、量子隧穿,这些是不是太烧脑了?

它又是神奇的,帮助人类创造出了很多有用的东西。比如工业上用的激光,医院里用的核磁共振机,家里的电脑,手机光纤等都用到了量子力学的知识。

科学家普朗克说:如果能量就像楼梯,每个台阶就是一份最小的能量,叫做一个量子。

后来爱因斯坦发现了光子,证明了普兰克是对的。他认为只要是电磁波,它的最小单元都是一份一份的、不连续的,也就是量子化的。

推而广之,我们认为只要一个东西,它存在不可分割的最小单元,那么这个东西就被称为“量子化”的,这个不可分割的最小单元就叫作“量子”。

法国的德布罗意公爵发现世界上所有的物体都像光一样,既是粒子又是波,这叫作物质的波粒二象性。

量子的最核心特性,就是不确定性原理和波函数 ,那些很诡异的量子力学现象大部分都和这两个特性有关系。

他说电子的运动是不确定的,也就是无法同时确定一个电子的位置和动量,一切都是随机!

如果我们要找到电子的位置,就不能知道电子的速度;如果我们想测出电子的速度,就不能确定电子在哪里,这叫做不确定性原理。

海森堡的论证是这样的:你要想知道一个电子在哪里,总要用光去照一照它,但是光子的能量比电子大的多,一旦接触上,就会把电子打飞。海森堡管这个叫“测不准”原理。

时间和能量有不确定性。在很短时间里,能量可以突然变大,也可以凭空消失,这叫叫作量子涨落;

就像宇宙本来什么都没有,突然之间一股强大的能量凭空出现了,就有了宇宙大爆炸,这就是世界的开始。

但是在量子的世界里,这个球可能不既是红色的也是绿色的,这叫作叠加态。

当我们去观察这个量子球,它就会一下子变成红色或者绿色,这叫作叠加态坍缩成本征态。

为了推翻不确定性,薛定谔假设有一个漆黑的盒子,里面放了一只猫,还放了一个处于既衰变、又不衰变的叠加态的粒子,这个粒子连接了一个毒气罐的开关,一旦粒子衰变,毒气就会释放,然后把猫给毒死。这就是薛定谔的猫。

按照叠加态的说法,伴随着粒子衰变的不确定性,如果我们不打开盒子去看,那么量子球就一直处于衰变和不衰变的叠加态。而这只猫会跟随粒子一起,处于一个“既不被毒死、又不会被毒死”的“既是死的又是活的”一个叠加态。

理解薛定谔的猫,最重要的就是搞清楚薛定谔想得出一个“猫不死不活的悖论”,但是实验得到的结论却是“不知道猫的死活”。

所以,无论是否打开盒子,猫的“死活”都是一个客观存在的、确定的事情。这句话很重要。因为我们要理解“不知道”和“不确定”之间的区别。

也就是说,包括猫在内的宏观物体它们退相干的速度太快,所以不会表现出“量子不确定性”,这个世界还是客观的,而你觉得不确定,只是因为“你不知道”。

量子纠缠,爱因斯坦设计的实验思想:两个量子球A和B纠缠在一起,他们的颜色一定是相反的,但是在没有观察的时候我们不知道每个球的颜色。纠缠量子对是实验室的产物,科学家们发现制造的纠缠量子具有相同的叠加态,无论他们距离多远,量子对都能瞬间发生“超距感应”,一个量子自旋-1/2,另一个一定会瞬间自旋 1/2。

量子纠缠就相当于是这个密码本,也叫密钥,把信息用密钥加密后传给你,你接收到信息之后,你再用你那儿的密码本破解就可以了。

这种密钥的好处是它只用一次,而且完全不怕被窃听和劫持,安全性那是非常的高,理论上没有被破译的可能。所以目前的量子通信实际上是建造了一个无比坚固的数字货币的安全制作的盾牌。

(编辑:汽车网)

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