现代物理学科普 笔记6
现代物理学科普 笔记6
量子力学
宏观微观分界点：原子
电子：
- 最初：引力+电磁力，圆周运动
- 后来，根本没有规律
可以同统计学来描述
能量传递：
热水：剧烈运动，撞击时把动能传递
基本粒子相互交换
最小单位：1个光子携带的能量，（能量量子化）
所有粒子都是波
虽然尺度无限远，但是能量有一定空间尺度
波包越密，越有粒子性
测不准的本质：光子的波长和传递的能量
海森堡认为是测量仪器造成
主要原因：波不存在完美位置、完美动量。
现在改名不确定性原理
态叠加：量子叠加
即电子同时上旋下旋（薛定谔困惑）
测量坍塌效应
量子纠缠：就是同一个波，测量是会变成两个波包，所以才有超高速。但本质是同一个粒子。但不存在实质物理运动
而宏观世界的物体一定是在被观察的
宇宙本质都由微观时间主导。而宏观世界的量子叠加早就坍塌，所以确定性
单个光子无法克隆
传统电磁通信：光子频率高低
量子通信：单个光子不可克隆。优势：知道信息是否被窃听
量子退相干效应
本质：观察者效应（测量坍塌效应）
粒子：物质波、概率波
微观粒子总是处于多个位置叠加态
经常出现的位置会呈现波的形态
坍塌：
- 测量
- 自发坍塌
宏观物体：微观粒子相互干扰，导致宏观物体里的粒子全部坍塌（量子退相干现象）
因为是渐进过渡过程，所以微观和宏观的界限是模糊
冯诺依曼问：用微观粒子来观察微观粒子，那应该是随机的
因为坍塌的具体原理没有搞懂
猜测：观察本身包括信息传递，而信息传递是物理过程，不存在模糊
绝对随机
测量：完美测量 / 不完美测量（弱量子退相干问题）
所以一般每人认为意识能时量子坍塌
哥本哈根学派
波尔 + 海森堡
反对：爱因斯坦、薛定谔等
原因：唯象理论（只能概括现象，却不知道内在机制）
比如开普勒就是唯象理论，而牛顿力学是更深层次的理论
黑洞内部奇点：广义相对论要插手
奇点达到普朗克长度就终结了
麦克斯韦理论：电子运动会辐射电磁波，然后最终会坠落
波尔：能量量子化
德布罗意：那样子电子一定是波，进一步推出物质波概念
薛定谔方差：量化波的方式
分歧：1927
- 波恩（哥本哈根学派）：波的本质是概率波
- 爱因斯坦：上帝不甩骰子
测量坍塌上：波动性丧失变成粒子性
- 哥本哈根：测量即坍塌。测量不独立坍塌之外
- 罗杰（引力坍塌）：每个叠加态会感受到引力
- GRW模型/自我坍塌：干扰使其坍塌成本征态。坍塌时间由物体尺度决定
- 冯诺依曼-魏格纳假说：意识假说
哥本哈根与实验数据高度吻合，但是不在乎内在机制（无能为力）