量子世界里必须用概率波描述粒子状态,难道上帝真的掷骰子?

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1、量子世界里必须用概率波描述粒子状态,必须难道上帝真的用概掷骰子。或许你曾听闻这样一种说法:“对于那些初次接触量子力学的描述学生来说,如果不感到迷惑,态难骰那他一定是道上帝真的掷不了解量子力学。”这句话虽非出自尼尔斯·玻尔之口,量世率波粒状然而其传达的界里理念与玻尔的哲学不谋而合。

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2、必须在量子力学的用概领域中,我们遭遇了许多与常识相悖的描述奇事。当我初次得知光子既具备波动性又呈现粒子性时,态难骰我便感受到了量子力学那令人惊异的道上帝真的掷奇妙。的量世率波粒状确,这种思维方式令人感到极端不寻常。

3、然而,随着对这一科学领域的进一步探索,我逐渐习惯了这种违背直觉的思考方式,并视其为量子力学的常态。爱好科普的读者们想必对《上帝掷骰子吗》这本书不陌生。该书名似乎直指微观领域中粒子那种难以捉摸的运动模式。

4、中学时期的物理课程向我们介绍了质点的概念。为了简化研究对象,我们将与其自身状态无关的物体简化为一个点,以便通过模型来理解其运动。在中学时代,我们学习了诸如速度、加速度、质量和力等物理概念。这些知识为我们解题提供了基础,例如测量车辆的速度、计算弹簧的拉力、求解自由落体的时间等。

5、此类问题似乎已司空见惯,仿佛牛顿力学足以解释我们生活中大部分的物理现象。不过,中学物理课程并未涉及相对论和量子力学。实际上,我们熟悉的物理知识更多属于经典物理范畴。

量子世界里必须用概率波描述粒子状态,难道上帝真的掷骰子?

1、由于经典力学是由近代的牛顿所建立,因此有时也被称为近代物理。经典物理告诉我们,为了研究物体的运动,首先需掌握其基本的量纲信息,例如物体运动的时间、长度,空间速度、加速度、动量、力、能量等物理量均是由时间、空间和质量这三大基础量导出。

2、在我们所处的宏观世界中,这些物理量几乎可以描述所有的自然现象。然而,好景不长,从牛顿力学到量子力学的建立仅经历了两百多年。

3、在牛顿力学占据主导地位的时代,人们的技术手段有限,只能通过显微镜观察到细胞等有限的物质结构。随着科技的进步,人类感知物质结构的尺度变得越来越小。

4、例如,19世纪末,英国物理学家汤姆生通过对稀薄气体放电的研究发现了电子,紧接着到了20世纪初,卢瑟福通过散射实验揭示了原子中心存在一个核。特别是在19世纪末到20世纪初这一时期,科学家们获得了更多探索原子级物质规律的工具和方法。最初,物理学家们试图用牛顿力学去解释次原子级别粒子的运动,但结果事与愿违,微观粒子的运动与牛顿力学的预测完全不符。在上一篇文章中,我介绍了电子的运动。

5、我们知道原子核带有正电,而电子则带负电。按照牛顿力学的预测,电子要么在库仑力的作用下围绕原子核做圆周运动,要么最终落到原子核并中和其电荷。

行星与卫星探索
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