量子力学为何接近神

量子力学为何接近神？

量子力学接近神是因为：量子力学是以研究世界微观粒子运动规律为基础，能以科学的方法越来越近甚至于解答万物起源，故最接近神。从物理学角度来说，量子力学主要研究原子、分子、凝聚态物质以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。如今的量子力学成为科学探索不可或缺的部分，在逐渐对量子力学进行深入研究的过程中发现了不少人类所不知道的成果，许多科学家也依据量子力学推理出了让人们觉到可怕的匪夷所思的结论。量子力学量子力学是描写原子和亚原子尺度的物理学理论。该理论形成于20世纪初期，彻底改变了人们对物质组成成分的认识。微观世界里，粒子不是台球，而是嗡嗡跳跃的概率云，它们不只存在一个位置，也不会从点A通过一条单一路径到达点B。根据量子理论，粒子的行为常常像波，用于描述粒子行为的“波函数”预测一个粒子可能的特性，诸如它的位置和速度，而非确定的特性。物理学中有些怪异的概念，诸如纠缠和不确定性原理，就源于量子力学。

量子力学为何接近神

1. 没有人懂量子力学。这不是我说的，是不止一个物理大牛说的，比如费曼。\x0d\x0a2. 虽然没有人“懂”，但一般合格的物理学家或化学家都会“用”量子力学，并且根据量子力学算出的东西到现在为止还没有跟实验违背的。我们现在熟悉的各种科技产品，背后都有量子力学的道理。事实上，现实世界的一切，其背后都有量子力学的道理。有人甚至认为我们的精神世界、我们的意识，本质上都与量子力学有关，不过只是一家之言。\x0d\x0a3. 微观世界的事情只能用几率描述。\x0d\x0a4. 这些几率的计算方式跟我们日常生活中计算几率的方式不一样。\x0d\x0a比如，一个房间有两扇窗户，打开左边的窗户或者打开右边的窗户都能让屋子里面接收到光线（你可以把屋子里每个地方的亮度理解为光线到达的几率），现在如果两扇窗户同时打开，生活常识告诉我们屋子会更亮，但根据量子力学，屋子里有些地方会更亮，有些地方会更暗。为什么平时我们看不到这样的现象呢？因为窗子太大了，如果你把窗户的尺寸减小到微米量级，就能看到了。这便是所谓“双缝干涉”。\x0d\x0a5. 计算这些几率需要用到叫做“波函数”和“算符”的东西，这些东西只是数学对象，不存在直观的现实对应，也就是说，你不能指着某个东西说，这是个“波函数”或者这是个“算符”。\x0d\x0a6. 波函数是“函数”，也就是说，在空间的每个点，都对应着一个数字。但其实不是“一个”数字，而是两个，组成所谓的“复数”（也许你高中学过）。有时候空间每个点对应两个数字都不够了，需要更多的数字，可以用来描述一个东西的自旋（可以理解为自转的方向和快慢）。\x0d\x0a7. 粗略的讲，空间每点的波函数的大小的平方——而不是波函数本身——代表了一个粒子出现在这个地方的几率。当两个几率叠加时，不是直接叠加，而是先让它们的波函数叠加，然后再求波函数的大小的平方。也正是这个奇怪的操作规则导致了上面说的窗户的例子。其实这里可以更具体一点:\x0d\x0a比如假定两个波函数是a和b，叠加起来是(a+b)，于是新的几率是(这里为简便计忽略求复数大小的正确规则)：\x0d\x0a(a+b)x(a+b)，这个东西等于(axa + bxb + 2xaxb)。\x0d\x0a2xaxb这部分叫做“干涉项”。这里axb不是简单的乘法，你可以理解成a和b的“契合度”。\x0d\x0a在宏观尺度干涉项很小，于是上面那个东西只剩下\x0d\x0a(axa + bxb)，\x0d\x0a相当于两个几率的直接相加，符合我们的日常直觉。\x0d\x0a在微观尺度，干涉项就不一定很小了，导致各种奇奇怪怪的东西。\x0d\x0a8. 算符对应着各种物理量，比如速度、自转等等。在数学上，算符是对函数的操作，可以把一个波函数变成另一个。对每个算符而言存在一些特殊的波函数，这些波函数在算符的操作下“不怎么变”；这样的波函数叫做这个算符的“本征态”。如果一个系统的波函数是一个算符的本征态，则测量这个算符相应的物理量的话，会得到确定值（称为“本征值”），也就是，得到某个值的几率是1，而得到其它值的几率是0。一个算符的本征值的全体称为这个算符的“谱”。\x0d\x0a本征态是罕见的态，就是说，只有很稀有的波函数能让测量某个物理量取得确定值。\x0d\x0a一个物理量的本征态未必是另一个物理量的本征态，所以两个物理量往往不能同时拥有确定值。\x0d\x0a一般情况下，一个系统的状态是本征态的叠加。你可以说这个系统“同时”处于不同的状态。薛定谔的猫既死又活，也就是这个意思。\x0d\x0a即便一个系统的状态是某个物理量的本征态的叠加，当测量这个物理量的时候，得到的值也只能在这个物理量的本征值里面取，取什么值各有几率。这便是观测值的“量子化”。\x0d\x0a9. 量子力学虽然跟经典力学大大不同，可是，在实践的意义上，量子力学却不能独立于经典力学存在。比如，上面说的“算符”的形式往往要参考经典力学才能得到。为什么强调“在实践的意义上”？因为“理论上”量子力学是不需要以经典力学作为基础的，经典力学和量子力学在“地位”上不存在先后关系。当然了，经典力学可以作为量子力学的宏观近似。真正用量子力学算东西的时候，常常需要参考经典力学对类似系统的处理方式。\x0d\x0a10. 量子力学本身不是“混沌而不确定的”，量子力学的计算规则是明晰的。所谓的混沌和不确定，一方面可能指的是由于量子力学不好理解导致的争议，另一方面可能指的是关于微观世界一切都是几率这一点。\x0d\x0a11. 比方1：经典力学里我们说“他一脚把球踢飞了”，在量子力学中我们说，“假设脚与球的作用方式是如此如此，假定球和脚的初始状态是如此如此，脚和球发生相互作用后，两者新的状态会是如此如此，其中，球往前飞出的几率是多少多少，球往后飞出的几率是多少多少”，差不多就是这样。\x0d\x0a比方2：想象人很少的街道，大家各走各的路，互不干涉，想怎么走都可以，这相当于经典力学的世界；然后想象拥挤的街道，人与人之间推推搡搡，迈步都困难，你要么站着不动，要么偶尔挪动一下，这大致相当于量子的世界。