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在科学领域 , 量子物理学可以说是最接近神的科学 。科学的进步不仅仅是物理世界的进步 , 也是整个社会文明进程的进步 。量子力学所涉及到的物理现象、基本原理、数学模型对人类而言都是至关重要的 , 它能推动人类社会文明快速发展 。那么 , 为什么量子力学会被称为最接近神的科学呢? 这还要从19世纪初说起 。
1875年 , 法国物理学家玻尔兹曼提出了一个量子假说:一个由许多微粒组成的系统可以被认为是由一些原子组成:这些系统之间存在某种相互作用 , 这些相互作用可能会导致电子或光子的行为发生改变 。这个假说认为 , 由于某些微粒在运动中发生了改变(即产生波) , 因此可以预测系统中某些粒子将表现出特定行为 。后来很多科学家都相信了这个假说并加以证实(但这也带来了一个问题 , 即无法对单个原子进行验证) 。
到了19世纪末20年代以后 , 量子物理学已经有了相当成熟的理论体系:薛定谔方程式、玻尔方程、狄拉克方程、海森堡测不准原理等等 。尽管很多人都相信量子理论并认为它是真实的而且具有巨大力量 , 但仍有很多人对它抱有怀疑态度 。
(1)如果某个粒子有某种特定的行为 , 那么它的状态会随着时间的推移而改变;
薛定谔方程是量子物理学的核心 。薛定谔方程所描述的系统是由大量粒子组成的 , 其中每个粒子都有其状态 , 而每个状态都可以通过对这些状态的测量来预测 。薛定谔方程的一个问题是 , 假设系统中有某些粒子是以特定形式存在的 , 并且这些粒子在时间 t上发生了改变 。这个模型就像一个预言一样:某一种状态将会改变 。薛定谔方程描述了微观系统中不同粒子间相互作用对微观系统物理参数如能量、动量、能量分布等所产生的影响: 薛定谔方程描述了量子态(即电子或光子) , 它是量子力学中最重要也最复杂的基本物理模型之一 。
因为它将量子力学中所有的物理量都包含在一个量子化且不可预测的态中 , 因此它对物理学界产生着巨大影响 。这个模型中描述了很多微观现象 , 如:原子、分子等 。我们可以把这个理论看成一个预言:某一种状态将会发生改变 , 而且这些改变在时间 t上会发生 。例如:如果这颗光子从0 km/s发射 , 并最终落在50 km/s处时 , 光子将会被某种力改变方向;当电子从0 km/s发射时则将被某种力改变方向 。这种效应可以说是一个预言:如果某一时刻有一个粒子表现出特定现象(如从0 k变化到0 m) , 那么在这一刻该粒子也将发生某种变化;如果该粒子行为没有发生变化 , 那么整个系统是不会改变的 。
薛定谔方程在物理学领域中被广泛应用 。物理学家们把它称为量子力学基本原理:薛定谔方程所描述的现象是一种不可预测的预言 。由于电子或光子没有明确的方向;它们只能够在某一个时刻出现在任何位置上;而且这些粒子所处的位置或状态可能永远不会被准确测量到 。薛定谔方程描述了一种量子现象:某个粒子在某一刻将会处于什么样性质的状态或者说它将有多少状态 , 这些情况都是不可预测;而且这种情况可以通过测量粒子间发生碰撞得到确定;所以薛定谔方程描述了一种无法预测的量子现象 。薛定谔方程描述了一种可以通过测量时间来改变一个粒子某一刻所处状态(即测量时间) 。
(2)如果我们将某个粒子所做之事告诉其他人 , 那么别人对此也会做出相同的反应;
所以 , 量子力学就是这么神奇 。不过 , 即使我们知道了这种现象的存在 , 我们仍然会被它所吓到——因为 , 如果其他事物(例如人)做出相同的反应 , 那么就说明我们并不相信这种神秘事件的真实性 。在某种程度上 , 量子物理学可以说是一种宗教信仰吗? 没错 。但如果你想深入了解量子物理学并与之进行对话(至少要了解它) , 你可能会发现这也是一门令人着迷的科学 。
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