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为什么要用概率描述微观粒子的状态?难道上帝真的掷骰子吗?
作者:admin 发布于:2024-02-26 17:07 文字:【】【】【

  量子力学,有太多违背我们日常认知的地方尊龙人生就是博iAG发财网可靠。最明显的就是“波粒二象性”,怎么看都像“科学家自己也整不明白,然后做出的妥协”尊龙人生就是博iAG发财网可靠!一个东西怎么会具有波粒二象性呢?怎么可能既是粒子又是波呢?

  但现实中的发现尊龙人生就是博iAG发财网可靠,不得不让我们承认“波粒二象性”的存在尊龙人生就是博iAG发财网可靠。虽然量子力学很违反常识,但一百多年过去了尊龙人生就是博iAG发财网可靠,人们也逐渐接受了它的“另类”尊龙人生就是博iAG发财网可靠,毕竟量子力学早已出现在我们的日常生活中。

  爱因斯坦发现光电效应之后尊龙人生就是博iAG发财网可靠,提出光量子的概念,而波尔用光量子的概念提出了“匪夷所思”的核外电子跃迁的概念。

  波尔认为尊龙人生就是博iAG发财网可靠,电子在原子核外并不是做有规律的圆周运动,当然也不会因为原子核的吸引坠入到原子核,而是会通过吸收或者释放光子不断地发生能级跃迁。

  由于能量是不连续的,光子(光量子)只能是一份一份的,只意味着电子吸收或者释放的能量也不是连续的尊龙人生就是博iAG发财网可靠,也只能在特定的轨道(能级)上来回跃迁。

  如果说电子跃迁现象还能理解的话尊龙人生就是博iAG发财网可靠,那么接下来的电子双缝干涉实验让我们彻底怀疑人生。

  这个实验就不详述了零探测概率,之前说了很多尊龙人生就是博iAG发财网可靠尊龙人生就是博iAG发财网可靠。简单说就是:一个电子可以同时穿过两条狭缝尊龙人生就是博iAG发财网可靠,这明显是波的特性尊龙人生就是博iAG发财网可靠。而当科学家听过探测器进行观测时尊龙人生就是博iAG发财网可靠尊龙人生就是博iAG发财网可靠,电子又“乖乖”地呈现粒子特性尊龙人生就是博iAG发财网可靠,一个一个从狭缝中穿过尊龙人生就是博iAG发财网可靠尊龙人生就是博iAG发财网可靠尊龙人生就是博iAG发财网可靠。

  那么尊龙人生就是博iAG发财网可靠,科学家们的观测为何会影响电子的状态呢?我们先看看科学家们是如何观测的。

  如何观测?当然不能直接用眼睛观看,必须用非常高端的显微镜才行罗茨真空泵尊龙人生就是博iAG发财网可靠,一般的显微镜是不行的尊龙人生就是博iAG发财网可靠,因为电子实在太小了尊龙人生就是博iAG发财网可靠尊龙人生就是博iAG发财网可靠。

  显微镜发射的光线撞击到电子,然后发生发射尊龙人生就是博iAG发财网可靠,发射回来的光线就携带了部分电子信息尊龙人生就是博iAG发财网可靠。

  当科学家想要测量电子的位置时,必须使用波长较短的光尊龙人生就是博iAG发财网可靠。因为电子非常小尊龙人生就是博iAG发财网可靠,如果光的波长很长尊龙人生就是博iAG发财网可靠尊龙人生就是博iAG发财网可靠尊龙人生就是博iAG发财网可靠,波峰的间距就比较大,测量出的误差就很大。

  但是就像“鱼和熊掌不可兼得”一样,用波长较短的光测量电子的位置,确实测量得比较准确尊龙人生就是博iAG发财网可靠,但又会带来新的问题:波长越短,能量越大余误差函数尊龙人生就是博iAG发财网可靠,意味着光子撞击电子时对电子速度的改变很大尊龙人生就是博iAG发财网可靠,就不能准确地测量光子的速度了尊龙人生就是博iAG发财网可靠。

  想要尽量准确地测量电子的速度,就必须使用波长较短的波。但正如刚才所说,这又会导致“不能准确地测量电子的位置”尊龙人生就是博iAG发财网可靠尊龙人生就是博iAG发财网可靠尊龙人生就是博iAG发财网可靠!

  科学家想到一种办法:用概率去分析电子的位置和速度。当测量进行了很多次之后尊龙人生就是博iAG发财网可靠,就能获取电子的位置分布概率矢量网络分析仪。同样的方法,也可以得到电子速度的分布概率尊龙人生就是博iAG发财网可靠。

  于是,虽然我们不能同时获取电子准确的速度和位置,但我们可以用概率来描述,用公式表达出来就是ΔxΔp≥h/4π尊龙人生就是博iAG发财网可靠。

  公式表达的是尊龙人生就是博iAG发财网可靠,微观粒子的位置和动量(速度)的不确定性乘积大于等于一个常数h/4π尊龙人生就是博iAG发财网可靠。这也是量子力学中的不确定性。

  微观世界的微观粒子都满足不确定性公式,我们不能同时获取它们的位置和速度尊龙人生就是博iAG发财网可靠,只能用概率来描述。不确定性是微观世界的内在属性尊龙人生就是博iAG发财网可靠尊龙人生就是博iAG发财网可靠尊龙人生就是博iAG发财网可靠,也是一种本质属性。

  由于微观粒子构成了宏观世界尊龙人生就是博iAG发财网可靠,理论上讲,宏观世界也应该具备不确定性,只不过很难体现出来罢了尊龙人生就是博iAG发财网可靠尊龙人生就是博iAG发财网可靠,我们根本观测不到尊龙人生就是博iAG发财网可靠。

  不过爱因斯坦极力反对所谓的“不确定性”,它认为量子力学是不完备的,一定存在没有发现的某种“隐变量”能更好地诠释所谓的“不确定性”。这也是波尔和爱因斯坦争论的焦点尊龙人生就是博iAG发财网可靠,也是为什么爱因斯坦会说“上帝是不掷骰子的”。

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