量子力学的三大基本特性:分立性、不确定性、关联性

百剑阁科普啊 2024-03-15 20:57:09

量子力学揭示的世界图景诡异难测,以至于很多其创立者都站在了它的对立面,比如爱因斯坦、薛定谔等。如果说广义相对论彻底颠覆了我们的时空观,但还多多少少保留着一些经典物理时代的影子,那么量子力学则彻底宣告了经典物理学的终结。本文简单介绍量子力学的三大基本特性。

分立性

在量子力学中,任何系统都只能处于有限个状态,不能无限细分。也就是说,世界在深层次是离散的,不是连续的,有一个最小的基本构件。如果不太好理解,你可以想象一下电脑屏幕,粗略来看其显示的图像是连续的,但本质上,是由一个一个单独的像素点组成的,像素点就是最小的单位,没有更小的细节。

我们的世界同样如此,宏观上看是连续的,但在微观层面,物质、能量,甚至时间和空间本身都是量子化的,有着最小的基本单元,无法无限细分。当然,这个观点究其源头,可以追溯到两千多年前古希腊德谟克利特,他提出的原子论认为,世界由原子构成,原子是最小的,不可分割的粒子。

分立性意味着,系统的信息是有限的,或者说,我们认知世界的精度有着极限。在此极限之下,是我们永远无法企及的世界,它后续压根不存在,或许存在,但我无法为我们所感知,但效果一样,这是宇宙给我们的认知设下的一堵墙。

不确定性(随机性,概率性)

量子的世界本质上是随机的,量子在与其它事物作用时才会显现,但如何作用则是随机的。我们永远无法同时准确测量量子的位置和动量,位置越精确,动量的不确定性就越大;反之,动量越精确,位置的不确定性就越大。同样的还有时间和能量,时间越精确,能量的起伏就越剧烈。这也是广义相对论和量子力学不相容的根本性原因,在极小尺度下,剧烈的能量起伏会撕裂时空,破坏了广义相对论平滑时空的前提假设。

不确定性原理最早被称作测不准原理,这个名字其实有点误导,因为让人觉得是因为测量技术的问题,随着测量手段的改进,这种随机性会被消除。但其实并非如此,量子力学认为,随机是量子的内禀属性,世界本质上就是随机的,无法被消除,之所以我们在宏观世界感受不到这种随机性,那只是大量量子的统计效应。

由不确定性原理可以推导出被称作量子泡沫的物理图景,就是没有真正意义上的真空,在极小尺度内,世界不仅随机,而且疯狂,粒子和虚粒子成对产生,又迅速湮灭成能量,这种效应已经被实验所证实。在这量子泡沫的沸腾中,可能会偶尔诞生初空间泡,产生婴孩宇宙。因此,我们的宇宙也许真的是异常免费的午餐,完全无中生有。

关联性(互补性,叠加性)

这是量子力学最让人费解的一个特性,爱因斯坦反对的也主要是这一点。关联性的意思是量子的任何属性或者变量都只相对于其他事物而存在,量子只在相互作用时才有意义,在未与其它事物发生作用时,量子的变量,如速度、位置等是没有意义的,它处于一种叠加的状态,或者说,以概率云的方式存在。也就是说,在量子力学中,不是事物产生关联,而是关联就是事物存在的前提。

这完全颠覆了或者否定了长期以来我们对客观实在的认知。事物只有被观察时才有意义,才会以概率的方式随机演化,微观客体在未被观察到之前不存在,或者说,处于某种包含所有可能性的叠加态中。观测是物理世界的一部分,真的是诡异离奇到了极点,如果更进一步,还会引发意识是否会影响世界的问题。就连爱因斯坦、薛定谔这样量子力学的奠基人,都完全无法接受,爱因斯坦为此和以波尔为首的哥本哈根学派论战了一生,虽然提出的各种思想实验都被波尔化解了,但他至死都不认同哥本哈根学派的这种诠释,认为存在一个不受观测影响的客观实在的物理世界。时至今日,这个问题依然没有进展,如何诠释量子力学的物理意义,仍然是悬在现代物理学头上的一把利剑。

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评论列表

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6
2025-03-10 23:12

⭕️⭕️天不生牛顿万古如长夜………一个有缺点的人,牛顿,站在自然哲学的巅峰,伟大的辩证归纳法。其后的哲学家都在山脚下爬,很多爬行的方向都是错的。莱布尼兹说,人类数学的一半工作是牛顿完成的。而且,牛顿让数学插上了翅膀得以进入物理现象演绎的新天地。牛顿建立了自然科学的大厦,其它人只是搞搞门窗,还有不少假说/证明的坏人总是趾高气扬地挖科学大厦的墙脚。

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6
2025-03-10 23:13

牛顿研究上帝神学,是敬畏信任自然,希望自然哲学与上帝协调一致。牛顿归纳万有引力是只能如此理解(公设),不知道为什么有引力而且确定明天还有???这种人类认知自然的极限困惑(任何不变真理没有原因),成了悖论斯坦的搞骗技巧。居然有人贬低嘲笑牛顿。………自然绝对诚实有确定性/决定论,有复杂性::意识可以作用于人体(物质),对自然现象具有广泛扰动。万物普遍联系持续发展,复杂现象有观测困难的不确定性(水往低处流隐藏了万有引力)。修水坝不是改变自然法则,是意识作用下重复不变法则演绎新的自然现象。🍎信任自然/唯物主义,观测确定树上苹果数量,不是唯心主义/假说猜测不确定,观测归纳(必要充分真实)认知自然/真理,有了真理才有“因果思维”演绎论证推理,从来如此,只能如此,是人类生存和科学的唯一根本。………所有自然规律都是对过去自然现象的观测归纳,为什么这些规律在未来还是那样?没人知道(科学尽头),不知为不知也!❌过度好奇心与不诚实滋生欺骗!!信任自然/唯物主义的信念(观测归纳)是根本,假说诠释自然搞骗是祸害!!将绝对诚实的自然想象成上帝或神,是一种敬畏自然的信仰罢了。

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5
2025-03-10 23:11

真理都是简单的,不证自明的(不变现象)无法证明的(全称命题),可证伪/乐于辩证批判。悖论诠释号称证明(全称命题)是骗。古希腊哲学对真理的理解 —— 真理是不变的现象。水流现象千变万化是真实/不是真理。水往低处流,指南针,物质不灭,能量守恒,电荷守恒,1+1=2,绝对时空,相对速度,……都是不变的现象/真理/知道/确定性。号称人人不知的空间弯曲是真理,胡编人人可知的时间是虚幻!!是缺德笑话。科学/哲学追求确定性(知道)是生存的必须,鼓吹不确定(不知道)❌是鬼迷心窍丧心病狂。不变现象(科学)是观测归纳不是假说证明不是解释稀奇。……假说“所有天鹅都是黑的”,然后找到一只黑天鹅,就号称证明假说了??——— 所有物质100%由带电质量体/粒子构成(不变现象/本质),电子质子结合成中子,正负光子结合成中微子。……不显电性的中子,中微子,穿透材料/等离子体/微观电磁结构的能力强大,中微子极其微小,必然是穿透物质材料的惯性运动冠军。电子质子光子都带电,穿透力当然不行。——物体材料边缘亚原子尺度正负电场密集分布,带电光子电子受引力斥力作用,分裂成双缝干涉条纹,边缘衍射条纹,奇怪吗???

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4
2025-03-10 23:11

量子纠缠笑话——宇宙浩瀚。。。物质本质是带电质量体,普遍有力的相互作用和相对运动,是永远不变的。⭕️邪门纠缠比找六亲不认邪门女朋友邪太多了!!!!❌独此一女六亲不认???独此一男六亲不认???必须纠缠必然纠缠???❌如何找到独此一女???如何找到独女的独此一男???这种纠缠是万变中不变的真理吗?———观测归纳认知自然,从来如此,只能如此。在万变中寻求不变的真理,如,物质不灭,能量守恒,1+1=2等等。常常有人宣称,暗物质占XX%,只是人类观测不到!!物质是普遍相互作用的,有条件当然可观测。………号称有鬼只是你看不到,永远不可能露馅的鬼把戏,高明吗???

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3
2025-03-10 23:12

⭕️到底是量子摇号机?? 还是量子计算机?? ——— 导体与绝缘体的差异带来了电子的空间运动操控性。三极管电子运动与电平高低,电路的“与或非”运算,是标准的牛顿力学,有确定性。 量子计算搞的是哪个量子?电子,质子,三体多体量子?还是花仙子? ………量子位置稳定吗?存储记忆能力可靠吗?如何定位找到特定量子,观测特定量子,操控特定量子?如何用量子表达数字?如何实现与运算,或运算,非运算?不变现象/真理/知识/确定性是一切应用的前提和基础,崇洋媚外跟屁虫假大空,木用! ———有人说,量子计算机主要是用来产生随机密码的,为了避免误导,理解计算速度提升千万亿倍??叫量子计算机?还是应该称为量子秘码机,或量子摇号机呢?

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1
2025-03-10 23:12

电磁波理论是数学当物理,且隐藏了电磁以太假说,是不靠谱的经验公式。搞出两朵乌云,不能解释光电效应,都是对电磁理论的有效证伪,必须抛弃它(任何理论都是预测未来的全称命题,一个反例就足够证伪了)。依靠电磁理论,紫外灾难和其它更多荒唐结果,都是必然。………黑体辐射是轨道光子受激释放/激光,各个原子光谱线与各自“温度”对应,黑体辐射曲线峰值对应原子数量最多,紫外谱段原子数量很少,正常的。悖论斯坦不能拯救电磁以太,也不接受有效证伪,瞎搞成荒唐无源场,搞成波穿越真空,搞成波直线传播,搞成波粒不分,,,只能有更多笑话。

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1
2025-03-10 23:12

孔乙己看不起牛顿经验归纳/实践出真知/短衣帮,更爱假说相对论之乎者也长衫子。假说“所有天鹅都是黑的”,找到一只黑天鹅,写论文皆大欢喜,号称证明了!假说科学不算假/读书人偷书不算偷,都是伟大的突破,物理革命!。。。 然后诠释号称应用………前天有人打了一个很响的臭屁,比蝴蝶效应还要猛。今天果然下雨获得了应用,臭屁的应用十分广泛。………为什么世界上只有三个人懂的XX论,获得了如此广泛的应用呢??诠释一切,应用也靠诠释??答案只有孔乙己知道!———演绎卫星发射控制,都是不得不去用牛顿力学,清清楚楚的,需要写论文诠释吗?

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