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本文作者:今日头条
老实说,量子力学表现的现象很容易讲解,但背后的机制理论很难讲解。
我觉得理解量子力学,当然可以去读一些书,理解某几个基本实验(双缝干涉,纠缠态),但是也可以直接从基本假设出发来理解,因为这也并不比理解牛顿定律更困难,反正大多数时候大妈也不懂牛顿定律。从基本假设的角度出发(以下所写不能严格满足与基本假设的一一对应关系),不用任何数学
首先,我们要知道量子物理研究的对象是什么?
量子物理研究的东西都超级超级小。
假设我们肉眼能分辨的大小是一个足球场的大小,那么量子物理研究的就是足球场里的一个棒球那么大的东西。
其次,为什么要有量子物理,没有会怎么样?
量子物理对现代科技的发展有着举足轻重的贡献。
没有量子物理就没有半导体,就没有二极管,神马的。没有这些东西就没有电脑手机互联网
再说量子力学最著名的理论:首先,只要记住一句话。量子物理里边只讲求概率,不讲求规律。你永远无法测算出足球场里的棒球在哪里,你只能算它的概率。比如棒球在球门里的概率是50%。在中场的概率是20%。所以你就去概率高的地方找棒球,去球门里找,而不去中场。
一切都是不确定的,只有一定的概率。
其次量子物理学家在全世界里最出名的两个人就是薛定谔(Erwin Schrdinger)和海森堡(Werner Heisenberg)。(还有诸多其他出名的物理学家,但是他们在大妈的世界里或许不出名)
薛定谔提出了超级著名的薛定谔方程 (此薛定谔就是那个薛定谔的猫的薛定谔)
海森堡提出了测不准原理 (没错,就叫测不准原理)
薛定谔方程很好的表明了前边说的,只讲求概率,不讲求规律的法则。具体薛定谔方程什么样子,没有物理数学的基础,看了也像看天书。
而海森堡的测不准原理顾名思义,表达了量子力学里的不确定性。
量子力学的本质是什么?那就是离散。这就好像我们生活中的钱,只有1毛,5毛,1元的,没有0.542223123元这样的。这就是离散。在没有量子的观念的时候,我们以为世界是连续的,后来才发现是离散的。
那么,量子的世界里,什么东西是离散的呢?能量是离散的,电荷也是离散的。能量的离散,所以我们才能看到不同颜色的光。电荷是离散的,就是说存在一个最小的电荷,那就是电子电量,其他的电量都是电子电量的整数倍。
所以,电子的电量就好像我们生活中的1分钱一样,是钱的最小刻度。
量子力学的这些特点,使得它可以解释很多现象,首先要解释的现象是炼钢的时候,钢水的颜色与温度的关系。
你说是红颜色的钢水温度高?还是绿颜色的钢水温度高?这个背后就涉及到量子力学中的基础知识,那就是黑体辐射曲线到底满足什么方程的问题。最后还是由量子力学的鼻祖普朗克用能量的量子化来解释的。
其次,我们要解释的问题是太阳的光谱里的暗线是怎么产生的,这个也是用量子力学的能级跃迁的知识才可以解释这些暗线——当光学仪器的分辨率越来越高,尤其是光栅被发明以后,我们就可以看到太阳光的暗线,而这些暗线的解释就需要量子力学。
所以,光学的发展,最后必然会导致量子力学的诞生。当然还可以举很多这样的例子,比如磁铁为什么有磁性,比如玻璃为什么透明,这些问题的解释都需要量子力学的知识。
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