量子力学神奇吗?

量子力学神奇吗?
量子力学神奇吗?

量子力学神奇吗?
量子力学有人引用量子力学中的随机性支持自由意志说,但是第一,这种微观尺度上的随机性和通常意义下的宏观的自由意志之间仍然有着难以逾越的距离；第二,这种随机性是否不可约简(irreducible)还难以证明,因为人们在微观尺度上的观察能力仍然有限.自然界是否真有随机性还是一个悬而未决的问题.对这个鸿沟起决定作用的就是普朗克常数.统计学中的许多随机事件的例子,严格说来实为决定性的.量子力学是描写微观物质的一个物理学理论,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础.19世纪末,经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显.量子力学是在20世纪初由普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、薛定谔、沃尔夫冈·泡利、德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克等一大批物理学家共同创立的.通过量子力学的发展人们对物质的结构以及其相互作用的见解被革命化地改变.通过量子力学许多现象才得以真正地被解释,新的、无法直觉想象出来的现象被预言,但是这些现象可以通过量子力学被精确地计算出来,而且后来也获得了非常精确的实验证明.除通过广义相对论描写的引力外,至今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力学的框架内描写（量子场论）.
　　量子力学的基本原理包括量子态的概念,运动方程、理论概念和观测物理量之间的对应规则和物理原理.
　　在量子力学中,一个物理体系的状态由波函数表示,波函数的任意线性叠加仍然代表体系的一种可能状态.状态随时间的变化遵循一个线性微分方程,该方程预言体系的行为,物理量由满足一定条件的、代表某种运算的算符表示；测量处于某一状态的物理体系的某一物理量的操作,对应于代表该量的算符对其波函数的作用；测量的可能取值由该算符的本征方程决定,测量的期待值由一个包含该算符的积分方程计算.
　　波函数的平方代表作为其变数的物理量出现的几率.根据这些基本原理并附以其他必要的假设,量子力学可以解释原子和亚原子的各种现象.
　　关于量子力学的解释涉及许多哲学问题,其核心是因果性和物理实在问题.按动力学意义上的因果律说,量子力学的运动方程也是因果律方程,当体系的某一时刻的状态被知道时,可以根据运动方程预言它的未来和过去任意时刻的状态.
　　但量子力学的预言和经典物理学运动方程(质点运动方程和波动方程)的预言在性质上是不同的.在经典物理学理论中,对一个体系的测量不会改变它的状态,它只有一种变化,并按运动方程演进.因此,运动方程对决定体系状态的力学量可以作出确定的预言.
　　但在量子力学中,体系的状态有两种变化,一种是体系的状态按运动方程演进,这是可逆的变化；另一种是测量改变体系状态的不可逆变化.因此,量子力学对决定状态的物理量不能给出确定的预言,只能给出物理量取值的几率.在这个意义上,经典物理学因果律在微观领域失效了.
　　据此,一些物理学家和哲学家断言量子力学摈弃因果性,而另一些物理学家和哲学家则认为量子力学因果律反映的是一种新型的因果性——几率因果性.量子力学中代表量子态的波函数是在整个空间定义的,态的任何变化是同时在整个空间实现的.
　　20世纪70年代以来,关于远隔粒子关联的实验表明,类空分离的事件存在着量子力学预言的关联.这种关联是同狭义相对论关于客体之间只能以不大于光速的速度传递物理相互作用的观点相矛盾的.于是,有些物理学家和哲学家为了解释这种关联的存在,提出在量子世界存在一种全局因果性或整体因果性,这种不同于建立在狭义相对论基础上的局域因果性,可以从整体上同时决定相关体系的行为.
　　量子力学用量子态的概念表征微观体系状态,深化了人们对物理实在的理解.微观体系的性质总是在它们与其他体系,特别是观察仪器的相互作用中表现出来.
　　人们对观察结果用经典物理学语言描述时,发现微观体系在不同的条件下,或主要表现为波动图象,或主要表现为粒子行为.而量子态的概念所表达出来的,则是微观体系与仪器相互作用而产生的表现为波或粒子的可能性.
　　量子力学表明,微观物理实在既不是波也不是粒子,真正的实在是量子态.真实状态分解为隐态和显态,是由于测量所造成的,在这里只有显态才符合经典物理学实在的含义.微观体系的实在性还表现在它的不可分离性上.量子力学把研究对象及其所处的环境看作一个整体,它不允许把世界看成由彼此分离的、独立的部分组成的.关于远隔粒子关联实验的结论,也定量地支持了量子态不可分离.

涉及到相对论的章节 第八章 在时空中旅行 第十二章 银河系百科全书 只是提到了量子力学

在看到温度接近几十K以下时，气体的比热容不再是一个常数了，你一定会惊奇。按照经典假设，比热容是一个常数，而从另外一个方向去理解，比热容是跟内能有关的。低温下会涉及量子力学的宏观效应，也就是能级分立。。
第二个可能不太恰当的比喻，一个电子在经典假设下，是不可能穿过 要消耗大于其动能的 势场的，比如一张纸片，电子无论如何也不太可能穿过去。。。然而量子力学告诉你，实际情况并不是如此，而是会发现，...

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在看到温度接近几十K以下时，气体的比热容不再是一个常数了，你一定会惊奇。按照经典假设，比热容是一个常数，而从另外一个方向去理解，比热容是跟内能有关的。低温下会涉及量子力学的宏观效应，也就是能级分立。。
第二个可能不太恰当的比喻，一个电子在经典假设下，是不可能穿过 要消耗大于其动能的 势场的，比如一张纸片，电子无论如何也不太可能穿过去。。。然而量子力学告诉你，实际情况并不是如此，而是会发现，在另一端，竟然也有一定的几率发现电子。。。
第三个，就是测不准原理。按照对易关系，两个不对易的算符所对应的力学量，是不可能同时观测的。就是说，这两个力学量所对应算符木有共同的本征函数。
第四个现象，你不得不赞叹的。就是如今你所接触到的电脑，手机，等等含有电子芯片，这些都是由于近代量子力学的发展所导致的革命。。。这是你不得不赞同的。木有量子力学，也就不会有今天的电脑，什么百度，GOOGLE都是浮云。。。。。

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