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上帝治头子吗
这是爱因斯坦提出的一个问题
因为量子力学的很多理论颠覆了传统的可测量
可观察的观念
爱因斯坦认为上帝不会指头子
那到底是不是这样
我们就要关注一下量子力学的问题
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
最小的粒子是夸克
最小的物理单元是量子
量子不是某种介质
而是一批介质
光子就是一种量子
关于量子力学
我们有不确定性原理
也就是一个微观粒子的某些物理量
如位置和动量或方位角与动量距
还有时间和能量等
不可能同时具有确定的数值
其中一个量越确定
另一个量的不确定程度就越大
德国科学家海森堡进一步说明
能量的准确测定如何
只有靠相应的对时间的测不准才能得到
量子还具有玻璃二象性
所有的量子同时是波和粒子
关于量子的玻璃二项性和测不准原则
有一个著名的双缝实验
在双缝实验里
单色光照射在一堵有两条狭缝的不透明挡墙上
在挡墙的后面设立一个侦测屏障
在侦测屏障上可以观察到干涉图壤
这说明光子是波
现在装一台狭缝侦测器
能够侦测到光子的行踪
光子会经过两条狭缝中的哪一条呢
打开狭缝侦测器后
熟悉的干涉图样就会消失不见
改变成另外一种图样
这个现象可以用量子的叠加状态原理来解释
只要我们不观察光子
电子实际上同时处于所有可能的状态
只是一团模棱两可的可能性
观察本身让电子落入唯一状态
也就是粒子或波
每当在量子水平上对物质进行测量
物质的叠加状态就坍缩了
哥本哈根诠释
丹麦物理学家波尔与德国物理学家海森堡共同提出的量子力学的一种诠释
是这么进一步解释的
物理系统的状态在被观察或测量之前是模糊的
只有在被观察或测量时
它的状态才会坍缩成一个确定的状态
观察者的存在和意识是影响这个物理系统状态的因素之一
这也被称为观测者效应
光子 电子 粒子
只要我们不观察
他们就同时处于所有可能的状态
只是一团模棱两可的可能性
混沌初开
天地一片混沌
观察本身让辫子的状态落入唯一坍缩了
每当在量子水平上对物体进行测量的时候
叠加态就坍缩
这是量子的一个很重要的概念
可以肯定的说
观测者不同
光子数打的点不一样
图案也不一样
所以人类不仅是这个宇宙的观察者
也是参与者
我们的存在会改变结果
在量子力学中有个非常重要的方程就是薛定谔方程
它在量子力学中的地位相当于牛顿定律之于经典力学和麦克斯韦方程组之于电磁学
它不是推导出来的
而是一个基本假设
薛定谔方程是一个二阶线性偏微分方程
其中的普西xyz 是带求函数
它是xyz 这三个变量的复数函数
也就是说
函数值不一定是实数
也可能是虚数
我们要注意虚数这个词
式子最左边的倒三角的平方是拉普拉斯算子
意思是分别对普西xyz 的梯度求散度方程
说起
薛定谔有一个著名的薛定谔猫悖论
将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里
雷的衰变存在概率
如果雷发生衰变
会触发机关打碎装有氰化物的瓶子
猫就会死
如果雷不发生衰变
猫就存活
根据量子力学理论
由于放射性的雷处于衰变和没有衰变两种状态的叠加
猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态
这只既死又活的猫就是所谓的薛定鳄猫
猫怎么会是既是死的也是活的呢
这就是悖论