量子“大戰(zhàn)”

上帝擲骰子嗎此再?量子物理史話

? ? ? ?量子力學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展或許是物理學(xué)史上最為波瀾壯闊而又驚心動魄的一章了较屿。量子力學(xué)不像經(jīng)典力學(xué)或者經(jīng)典電磁學(xué)那樣最爬,一經(jīng)集大成后就已趨于完美凫岖、簡單而令人嘆為觀止,而是在不斷地質(zhì)疑中發(fā)展返咱,而又在每一步的發(fā)展都受到更大的質(zhì)疑钥庇。量子論的作用是巨大的,幾乎每個物理化學(xué)領(lǐng)域都因量子論的出現(xiàn)而煥然一新咖摹。量子論同時也是極具破壞性的评姨,它毫不留情地摧毀了傳統(tǒng)物理學(xué)的大廈,甚至改變了很多我們早已習(xí)以為常的觀念萤晴。但這也是量子力學(xué)的魅力所在吐句。

? ? ? ? 量子論的整個發(fā)展史,就是天才們之間的血淋林斗爭史店读。其中量子力學(xué)史話中最為吸引人的兩部分就是光的本源之爭和波粒二象性的本質(zhì)之辯了嗦枢。從牛頓和胡克的恩怨,到托馬斯楊靜待你的雙縫干涉两入、泊松亮斑的證實净宵,再到光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的出現(xiàn),再到海森堡和薛定諤的理論的對峙裹纳,一直到玻爾總結(jié)出波粒二象性择葡,光的微粒說和波動說像是一對長久糾纏著的冤家,一次次想要否定對方剃氧,最后卻發(fā)現(xiàn)自己也是依附著對方才能存在敏储。

? ? ? ? 光現(xiàn)象是古老的,但其本源卻是如此的神秘朋鞍,經(jīng)過了三百多年的探索已添,經(jīng)過一代代最聰慧的頭腦的激蕩于爭辯,經(jīng)歷了牛頓的微粒說和麥克斯韋的經(jīng)典電磁理論的建立和被打倒滥酥,才最后形成波粒二象性的碩果更舞。這是一個螺旋式上升的過程,物理學(xué)家每往前一步坎吻,都需要極大的勇氣缆蝉。但這種曲折,是使得物理學(xué)更加引人入勝的原因所在瘦真。

光的波粒二象性

? ? ? ?另一段也同樣精彩的歷史則是波粒二象性的本質(zhì)的猜想刊头。單個電子是怎么穿過雙縫的呢?電子既然又是波動又是粒子诸尽,我們?yōu)槭裁粗荒苡^察到其中一種狀態(tài)原杂,而不是疊加態(tài)呢?這個問題相當(dāng)精彩您机,而它的解釋穿肄,更是超出了常理而使人錯愕年局。

? ? ? ? 經(jīng)典的哥本哈根解釋認(rèn)為,所有的事物都是處于一種疊加態(tài)被碗,但觀測的行為卻會瞬間使疊加態(tài)坍縮某宪,成為一個具體的實物粒子。這個理論是如此的荒謬锐朴,我們對于事物的觀察竟然可以改變事物存在的方式兴喂,似乎將人的意識的影響從新拉回了科學(xué)界,實在讓人不寒而栗焚志。而繼續(xù)往前推一步衣迷,在意識出現(xiàn)之前呢?這么一問酱酬,哥本哈根解釋竟然也告訴我們壶谒,那時,整個世界都是疊加的膳沽,任何物體汗菜,竟然都可以以波的形式延伸到無窮。這種推論讓人哭笑不得挑社。但我們也不得不承認(rèn)它可能是對的陨界。

? ? ? ? 而另一種解釋,去掉了似是而非的疊加態(tài)痛阻,但是同樣讓人錯愕菌瘪,那就是多世界理論。它認(rèn)為阱当,物體并沒有疊加俏扩,而是在每一次選擇時都進入了不同的世界,電子會在一個世界里從左縫通過弊添,在另一個世界里從右縫通過录淡,而處于一個世界的我們,毫無疑問只能觀測到一種情形油坝。而整個宇宙包含了自誕生以來所有可能性的總和嫉戚。那兩個世界為什么不相互影響呢,這個理論也給出了一個相當(dāng)巧妙的解釋免钻。

? ? ? ? 一個世界包含的變量是無窮多個的彼水,對應(yīng)的則是無窮多維的空間崔拥,基本上都是垂直的极舔,一個世界在另一個世界里沒有投影,因此互相不影響链瓦。這種理論聽起來很合理拆魏,但基本的觀念相當(dāng)荒謬盯桦。為什么一個微粒的選擇竟然會導(dǎo)致整個世界的分裂,這的確有違常理渤刃。而且還有一個搞笑的推論拥峦,即有名的“量子自殺”。這甚至能推出意識永遠不滅的結(jié)論卖子,使得其宣揚者都不得不出面澄清略号。

? ? ? ?還有其它一些解釋,也都在常識領(lǐng)域站不住腳洋闽,但在電子的尺寸上似乎又無可挑剔玄柠。這種深刻的矛盾,展現(xiàn)了量子世界的復(fù)炸和不可預(yù)測性诫舅。但這恐怕羽利,也是量子力學(xué)最大的魅力所在吧。

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