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量子力学启蒙

讲师：龙爸开讲

更新时间：1年前

最新章节： 17为什么我们身边的物质不会无缘无故突然变形.mp3

量子力学启蒙。

量子是现代物理学中最重要的概念，这门学问正在深刻而广泛的改造着这个世界。量子本来只是物理量最小的基本单位，可是它却越来越成为一门独立的学科，与经典物理学针锋相对。它颠覆了物理学的很多原理，引入了截然不同的思维方式。

量子力学启蒙。

在量子的世界中，传统物理学的定律根本不起作用，因此，量子力学的研究也就很难以常规衡量，它的未来不可预期。

量子力学的研究开始于爱因斯坦的一个发现。这位物理学大腕儿解开了很多困扰学界的难题，可是他却也注意到了一个很怪的现象，这令爱因斯坦也久久不能释怀。于是，他把这个怪现象称为“远方的怪异”，它有一个更有名的名字叫“量子纠缠”，或许我们可以透过这个名词初步感受量子世界的诡异。

几个世纪以来，人们对微观世界的理解都在理解牛顿的经典物理学，大家从来没有怀疑过，可是自从普朗克和爱因斯坦开创了量子力学后，人类对于微观世界的探索正式开始。

量子力学主要是描述原子与亚原子范畴的理论，与相对论一起构成现代物理学的基础。按照量子力学，粒子与波是类似的，可以使用粒子运动的“波函数”来预测粒子的可能特性，比如位置与速度，然而这些特性并不确定。可以说，量子力学完全改变了人们对于物质组成的认知。

经过近百年的耕耘，现如今量子力学已然广泛用于量子计算、超导、微处理器等多信领域。简单的理解量子力学，就是研究原子以下层次微观世界的科学，同时也研究一些与之相关的怪异概念，比如量子纠缠和不确定性。

爱因斯坦称量子纠缠为“鬼魅似的远距作用”，是粒子在由两个或多个粒子组成系统中，粒子相互影响的一种诡异现象。

如果两个粒子距离较远，一个粒子的行为会影响到另一个的状态，当其中一个粒子的状态发生变化，另一颗也会即刻发生相应的状态变化，这种情况下是无视距离和速度的，并且速度远远超过光速。

量子纠缠被誉为是最难理解的自然现象之一，而所谓量子纠缠的主要意思就是几个粒子在互相作用后，各自的特性将会变成整体的性质。

而单个粒子的性质没办法无法更好被描述出来，只能描述出整体的性质，在未来，我们科学家也希望可以利用这样的粒子纠缠来建造量子计算机，进行超高速计算。

这是量子力学中一个最著名的思想实验，也是一个头脑风暴，大致是这样的：假设有一个密闭的箱子，里面关着一只猫，还有微观的放射性原子，一个可以检测原子衰变的装置以及一个毒气释放装置，而这个放射性原子的半衰期是一个小时，一个小时内可以产生一个粒子，也可能不产生。

这也就是说，如果原子衰变，小猫死；原子未衰变，小猫活。因为原子的衰变不可确定，因此小猫的生死也不确定，只有在打开箱子的时候，才知道小猫是活的还是死的，那么在打开箱子之前，里面就是一只“既是死，也是活”的猫！

根据量子力学理论来看，由于放射性的原子是处于衰变和未衰变两种状态的叠加，那么猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态，但是，现实生活中是不可能存在既死又活的猫，必须在打开容器后才知道结果。

这个实验巧妙的直接把微观世界的状态引到了可以直观理解的宏观世界来，而玻尔之前的说法是在打开箱子之前，原子是处在“衰变”与“未衰变”的叠加态，当打开箱子来看，这个观测的动作即叠加态就发生了坍塌，稳定地处于其中一种状态。

这个思想实验已经成为了量子力学最经典的问题，也是量子理论的一块试金石，并且随着量子力学的发展，薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题以及一些哲学争议。

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