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量子力学对人类来说,仍然是一个巨大的“黑匣子”,现在量子力学的许多“解释”只是对“黑匣子”所揭示的这些事物规律有一点“相通”的解释,所以在所有的量子力学解释中,都有各自的欠缺。
量子不是实体
量子这个概念最初由德国物理学家普朗克提出。 1900年,普朗克在研究“黑体辐射”时,提出了能量传输不是连续的,而是“一个一个”的假设。 普朗克每份能量被称为“能量子”,也称为“量子”。 1905年,爱因斯坦基于普朗克的研究,认为光的传输也是“一部分”。 同时爱因斯坦给出了极其充分的数学解释,表明了所谓的“光量子”的存在。 迄今为止光作为波被广泛接受。 在新的理论面前,光的波动说和微粒子说之争以“光具有波粒二象性”的结论落下了帷幕。 并且发现,不仅是能量和光,电子等其他微观粒子也存在这种“量子性”。
量子力学最初研究了为什么微观粒子会出现这种“既是波,也是粒子”的不可思议现象。
量子力学的多种解释
量子力学几乎构成了目前包围我们生活的各种电子产品的基础科学理论,但量子力学对人类来说仍然是一个巨大的“黑匣子”。
量子物理学中的一点现象看起来“无法”,但也有似乎完全不通的。 所以物理学家基于客观存在的现象规律,通过数学工具给出一点解释,解释这些现象,尝试量子物理“通”。 但是,我们不知道这些量子现象背后的原理,因为这个解释就像盲人一样。 一个事物的记述有多个版本,有缺陷。
量子力学告诉我们,电子和质子等粒子不能用位置这一物理量来表现。 例如,电子没有固定位置。 相反,在它们可能存在的地方描述它们。 为了表示电子所处的概率,物理学家引入了一种被称为波函数的数学工具。 电子的所有可能位置都称为状态,波函数赋予电子处于任意状态的概率。
哥本哈根解释是量子力学的主流版本。 如果测定波函数,除了特定状态的概率之外,所有状态的概率都为零,被测定的状态概率可能为1。 这样就确保了电子不存在于其他地方,而是固定的地方。 这种特定状态的概率为1,其他概率为0的过程被称为波函数坍缩。 但是,我们不知道波函数在哪里,以及它是如何收缩的。 所有可以描述波函数的位置都有机会成为电子存在的特定位置。 哥本哈根解释实际上只是说明了量子不明确的原理这一现象,实际上并没有探索这个原理。
多世界解释与科幻小说中最喜欢的“平行宇宙”的概念相似。
波函数电子位置的其他预测不仅没有消失,应该解释为一切都发生了,但它们只是发生在相互无关的世界里。 这就是,如果你对这个现实做出了什么不好的决定,不要担心。 在另一个现实中,你可能还能得到完美的结果。 但这种解释也带来了概率没有意义的问题。
导航波的解释比较多、复杂,简单地说,导航波的解释被认为是用于表达量子力学的波函数是实体,是被称为导航波的真正的波。 粒子只是导航波的“顶点”,会被带到导航波。 导航波解释和哥本哈根解释最大的区别在于,导航波认为粒子的位置和轨迹是固定的,但我们无法事先获取,只能关注随机化的结果。
除此之外,量子力学的解释还有量子贝叶斯主义解释、量子达尔文主义解释、交易解释、关系性解释等。
虽然量子力学的解释有缺陷,但这并不妨碍我们只通过这些解释,精确计算某些结果,然后将其应用于科学技术,制造出实际上可以采用的电子产品。 在量子力学中,还有一个非常基础和根本的部分正在等待挖掘。
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标题:“我们至今也摸不透的量子力学”
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