「量子」是什麼?
謝邀。量子這個詞應用非常廣泛,它的含義多種多樣。簡單地說,我們日常生活中的絕大多數物理現象可以用以牛頓力學為主體的一套理論(或者對於高速但宏觀的現象,用相對論力學)來非常精確地描述,這被稱為【經典物理學】。而當我們探測到微觀的尺度時,會發現之前那一套理論與現實非常不符,比如牛頓力學結合電磁理論可以推論【電子將在 秒的時間內墜入原子核,因而原子根本不能存在】,這顯然是荒謬的。所有這些在小尺度下與【經典物理學】相差很大的現象,都可以稱為是【量子】的。
在幾代物理學家的努力下、在理論和實驗互相推動和促進的前提下,人們終於發展了一套新的成功的物理理論,它們可以非常精確地描述微小尺度的世界。這一套理論都可以稱為是【量子理論】,其含義為【能描述量子現象的理論】。
需要注意的是:1. 【量子理論】並不是一個單一理論,而是一系列能描述量子現象的理論的統稱,它包含很多套適用範圍不一樣的理論。比如,舊量子論是半經典半量子的過渡產物,它適用於一些原子物理學以及核物理學現象而且使用了大量經典物理學術語;量子力學是一個連貫一致的理論體系,它適用於描述微觀低速下的量子現象;量子場論則是量子力學與相對論結合的產物,適用於描述微觀高速下的現象。這正如同【經典物理學】並非一個單一理論,而是牛頓力學、經典統計力學、麥克斯韋電磁論等一大批理論的統稱。
2. 世界在本質上就是量子的,並不是說量子現象只在微觀上出現(但是它在微觀上確實更容易體現出來)。實際上,宏觀上量子現象不顯著是因為普朗克常數太小了,粒子間的頻繁相互作用很快抹除了量子效應。如果在很嚴格的實驗條件下,宏觀上也能觀測到【量子現象】,比如超導、超流等等。像半導體的導電性質也可以認為是量子現象,因為只有用量子力學的能帶理論才能妥善地描述它。而在一些既不特別大、又不特別小的介觀體系里,我們還能看到更豐富有趣的介於量子和經典之間的現象。
好了,說完了【量子】的含義,我們來看它在不同的語境下體現的是什麼意思。以下是一些示例:
1. 【量子力學】:顧名思義,就是可以描述量子現象的力學。就是牛頓力學在微觀尺度下的版本。例句:我量子力學掛科了。
2. 【量子化(形容詞)】:表示某個物理量的取值是不連續的(事實上,這是「量子」一詞的本來含義,「一塊一塊」的意思)。我們知道經典物理學裡的物理量取值通常是連續的,但是在量子理論里,像能量、角動量等很多重要物理量的取值都可以是離散的。比如氫原子的光譜就不是連續的,而是有很多條分立的線。例句:自由電子的能量是連續的,但是束縛態電子的能量是量子化的。
3.【量子化(動詞)】:指猜出某個經典理論背後的量子理論。我們說過,世界本質上是量子的,經典理論只是在宏觀情形下對體系的簡化描述。那麼,原則上經典理論是可以通過量子理論約化而來。對於某個經典理論,我們可以通過一些有效的規則(例如力學量算符化)來猜出它底下的量子理論是怎麼樣的。這是一個嘗試和探索的過程,其結果對與不對,要交由實驗來檢驗。例句:將電磁場量子化,我們就能得到光子。
4.【量子能量吊墜】:與【防引力波輻射孕婦裝】、【過濾中微子陽傘】是近義詞,與科學無關。例句:本來水瓶座的我就愛哭,最近水星逆行又影響了心情,趕緊去買一串量子能量吊墜來吸收宇宙負能量。
這是個非常好的問題。因為我剛剛學量子力學的時候,也不停地在問這個問題。而我確實花了一段時間才弄懂。
量子不是具體指某一種粒子。
量子是指,「任何粒子,記住是任何粒子,小到了一定尺度,就會展現出一些和經典力學不一樣的性質」。人們為了描述這些性質,不嚴格地把這個尺度以下統稱為量子。所以量子不是某種粒子,而是一些我們研究者也不能百分百確定(當然其實區分這個的不存在)的尺度。
你可以把「量子」理解成「經典」的反義詞。
這個尺度為什麼這麼特別?為什麼到了那個小的尺度粒子就是量子的了?
其實沒有那樣的尺度把世界分成經典的和量子的。而是,世界本來就是量子的,在尺度變大的情況下,我們取近似,物理就剛好變成經典的。所以經典的只是一種近似,只是量子效應完全可以忽略的情況,我們這時候才不考慮什麼量子力學。
舉個例子,你吃飯的時候總不會擔心一個原子核在你嘴裡分裂吧?這就是尺度問題。
這讓我想到上個月我們系一個老師學術報告的時候講的一個經歷。他部分研究中微子理論,然後他發現在很多實驗paper裡面都出現了一個詞,mineral oil。這個詞肯定這裡不是指石油,但是他翻遍了實驗的文章,都沒有解釋這是個什麼東西。但人們居然都一起用了。(其實這是說的一些複雜的混合物,是實驗誤差來源之一,具體的我也記不清了。)不過他說,這些文章用這個,是用來區分專業人士和不是專業的(這裡的專業不是指很遠的,只是不是做中微子的),他們非要故弄玄虛。如果你問這是什麼,他們會說,一看你就不是做中微子的,你是外行。這樣做還有一個好處,就是讓事情聽起來很厲害,多騙點經費。
事情就是這麼好笑。當然我還有個故事沒講出來。先留著下次講。
所以,你知道量子是什麼了嗎?可不要怪我,這個詞是前輩們發明的。其實我覺得這個詞發明得挺好,既對尺度做了區分,又對人做了區分,又幫物理學漲了粉。1、萬物皆波。
2、多數情況下,我們關心處於束縛態邊界條件下的波。
3、束縛態的波函數在某處取值一定為0(這個某處可以為無窮遠)。
4、滿足以上條件的波函數,其本徵值是分立的,一般稱為量子化的。
5、相關論述在多數量子力學教程的緒論中都能找到(下圖引自曾謹言量子力學第四版卷一)。題主自稱 「翻遍量子相關理論」,我不信 。
謝邀,首先建議提問者,一定一定要先去認真的讀一下物理學本科的基礎課本。沒有一次物理學的革命不是建立在前人工作的基礎上的。
關於量子是什麼,其實各種科普文章已經很多了,但是我覺得對於提問者這樣懷著試圖重新改寫物理學的「雄心壯志」的人來說,至少你得先會用量子力學求解一下氫原子吧,初等量子力學裡面的基本內容。俗話說的好,知彼知己,百戰不殆嘛。問題還是要回答的,對於量子是什麼,我推薦閱讀下面的這篇小科普文章。郭老師最近寫的《量子十問》科普文章的序言部分。中國科學技術大學 中國科普博覽:量子是啥?看了你不會信量子水了_作品展示_移動融合創作謝邀。量子,顧名思義,就是不連續的,一份一份的小份子的意思。題主說翻遍了量子理論,還請列舉你翻過的書籍或者文獻。其實不需要翻遍,能夠踏踏實實啃下任何一本大學物理量子物理的教材就不會有問題描述中那樣的說法。
題主所說的「量子理論漏洞百出」,可是震驚了我這個學物理的,首先,量子論自誕生之日起就是自洽的,它的締造者哥本哈根學派將量子論從頭武裝到腳,他本身沒有任何自身矛盾的地方,其次,題主所提出的貓態佯謬、坍塌等所謂的「缺陷」,是對量子論處理問題的考驗,而非對量子論本身的考驗。下面是我所理解的:愛因斯坦提出「epr佯謬」,就是後來所謂的量子糾纏,也僅僅是為了證明量子力學的「不完備性」,而非「不自恰」,他本人也承認了量子力學的自恰性,epr佯謬涉及到的定域性假設以及在此基礎上提出的貝爾不等式,已經被證明是錯誤的。薛定諤提出的貓態佯謬是針對量子力學描述微觀所謂的「不確定性」,微觀粒子的不確定性影響到了宏觀貓的死活,粒子位置不定,貓就半死不活?哥本哈根學派給出的解釋,就是「坍塌」,你不觀察,他就是疊加的量子態,你一看,就坍塌到一種狀態了。雙縫效應也是如此,你不去觀察,它呈現的是一種概率性的分布」,即雙縫干涉圖樣,你非去擋住一條縫觀察粒子是不是通過這個縫了,那麼波函數就坍塌到你擋住縫的位置了。注:此處「觀察」是指的是「觀測者效應」,非「測不準關係」,也非「不確定性原理」。最後,一個理論對不對還是要看實踐,牛頓力學有沒有缺陷?有!但是它把火箭送上了天,它就完成了它那個時代的歷史使命!量子力學雖說是基於各種假設,但他被事實證明了其正確性,也站的住腳!注:題主感興趣可以從曾謹言的兩本量子力學入手去看,本人自本科學習量子力學已經四年,也才只知皮毛,也曾想過量子力學是不是有漏洞給我發現啊,事實證明,想多了,
所有的問題都是有來龍去脈,量子這個概念也是逐步發展起來,但是其實含義已經有所不同了。
量子,實際上指的是一種不連續的狀態。比方我們平時看到的一個個人,一座座樓。
從物理上來說,一開始人們認識的質點或者我們生活中的現象,都是一個個的,所以這並沒有什麼奇怪的。
後來人們認識到光是電磁波,是連續的,但是能量卻是一份份的,比如光電效應,康普頓散射,黑體輻射等。這時候在一個連續的現象上要加上一份份的特徵,就產生了量子的概念。也就是在波這種連續現象上,突然發現了不連續,所以才有了所謂的量子。
可後來人們又發現,以前認為是一份份的,一個個的東西,竟然也有波的特徵,比如電子。這個時候人們發現對於這樣一類具有波粒二象性的物質都可以用量子力學描述。
對於大部分人而言,其實波是一件比較費解的事情,而量子物理其實重點還是在波動上,至於能量的量子特徵,不過是邊界條件的原因。
所以量子是一個不斷發展的,內涵已經跟以前有很大不同的概念。
所以學過量子力學的人就會發現,其涵蓋的內容,已經不是最早量子力學中所強調的。倒是普物中介紹的內容,更接近「量子」這個詞語的意思。我來抖個機靈:量子力學誕生於20世紀初,我國民國年間,由較發達的東南沿海廣東香港等地區首先翻譯引進論文教材。因為外國最初研究這種新力學的都是大帥哥(詳見普朗克等人年輕時照片),因此被廣東人命名為「靚仔力學」。1949年新中國成立,北京話成為官方語言,粵語的「靚仔力學」就變成了官方用語「量子力學」
長得丑的人最好不要學。
量子就是研究各類微觀粒子噠,研究他們的特性規律,但是太小了不好研究,所以還沒有個所以然。
你一定沒有「翻遍」。
量子就是在特別遠處看一個不太熟悉的移動物體。比如在特別遠處看一群小點點總要彙集在一條條曲線上移動,可以把這叫做「干涉條紋」,殊不知近看原來是一輛輛的汽車在公路上開呢!再比如遠看空蕩蕩的地方出現了一個漂移的旋轉粒子,近看原來是氣流移動形成的龍捲風或颱風。量子們都是有規律的,只是因為不太了解而只能根據現象猜,湊個概念及公式以後就這麼判斷了。
翻遍量子相關理論……好害怕。
既然邀請了,我簡單敘述下合理的思考框架吧。
「量子是什麼概念」,這個問題本身不是非常確切。可以有兩種理解:
1,作為物理模型的量子理論是什麼? 這裡的核心問題是,我們現有的描述量子世界的語言是什麼?是否明確?是不是自洽的?
答案(現狀)是有限自由度(量子力學)下是清楚、明確、自洽的,無限自由度(量子場論)下是否自洽未知。量子場論缺乏一套公理化體系,對一部分物理量我們有明確的定義和計算流程,對另一些物理量缺乏明確的計算框架,甚至缺乏明確的定義,並且其中存在一些理論不自洽的跡象。
原則上,題主完全可以搞清楚上述意義上的量子力學,你坐下認真看書認真做計算就行,大概需要1000個小時左右(取決於你數學背景)。但絕對沒有可能脫離數學、僅僅用日常語言就搞清楚這些概念,就像你不可能用音樂來描述一副畫。
2,物理世界的量子現象是什麼?現有的理論是不是精確描述了已知的世界?是否有另外的解釋?
這個問題里的「量子」確實不是一個完全明確的概念。量子現象除了標準詮釋之外還有許多種其他詮釋。之間的某些差異是原則上能用實驗分辨。但目前實驗尚未精確到能分辨的程度(老實說,我不是這個方向的專家,不確切知道最前沿的狀態,如果有實驗能分辨的例子請補充)。也就是說目前的標準詮釋確實在實驗精度範圍內極好的描述了已知世界。
題主認為微觀粒子混合在一起研究得不出統一的規律。這一點是錯的。舉一例子,從量子場論的路徑積分出發,做格點模擬,你可以數值模擬出質子的質量,這其中涉及到和其他粒子的各種各樣的相互作用,最終數值計算的質子質量居然和實驗相差不到10%。這是一個相當能給人信心的證據,說明目前的理論把微觀粒子混合的很好。當然,仍然存在的問題是,是否可能找到更統一的描述方式,例如,電子質量不是作為一個基本參量存在,而是通過某種方式用更基本的常數計算出來。這是目前前沿理論的長遠目標之一。
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關於題主的說的「量子理論謬誤百出」,不知道是上面的哪一條?似乎哪一條都算不上「謬誤百出」。
不學無術的小透明強答一發!
其實我題目都沒看完,我只是為了告訴你們我最近在看《時間簡史》,是為了裝X而來的,但我有小學數學和中學物理基礎,我的理解力和表達能力都有限,所以我的答案肯定是「漏洞百出」,但我覺得自己不是那種的人!從人類文明產生以來,就一直有先驅想要謀求一種理論或定律來描述世間萬物的規律,最開始日出日落,於是就創立了地心說,現在看來很搞笑,但都要理解,首先產生了「太陽繞地球轉」這個念頭的,放到當今那可就是能和愛因斯坦和霍金等人相提並論的大神!
後來技術發展了,發現了太陽不是繞著地球轉的證據,甚至布魯諾還被放到了火刑柱上...現在看來好遺憾對吧,那些燒死布魯諾目光短淺不學無術的傢伙好可惡對吧(現在好多人懷疑量子理論是騙人的什麼什麼鬼東西之類的,你們的態度與這些可惡的傢伙有什麼區別?哦還是有區別,你們沒有能力把量子理論的支持者都燒死)。
後來日心說被推倒重建,到現在經典物理學也出現了一些囧境:在小於一系列微觀尺度和大於一系列宏觀尺度的區間里,已經有數據和觀測到的結論顯示經典力學不再能夠做出合適的解釋了,而量子理論卻可以解釋(當然每一種理論都不是今天提出就固定下來一直沿用到被推倒重建出下一代理論),而理論物理學和實驗物理學有越來越多的的計算結果和證據支持這個新理論並促使其越來越健全。
量子理論是人類的思想先驅在前人的基礎上整理出來的用來描述世間萬物運行規律的一系列定律的集合體,量子嘛,不就就是總星系下一秒創生了多少質量啊,下一秒黑洞會在哪裡出現啊,冥王星明天八點整在哪個位置啊啊,大後天太陽發射到地球上的光比昨天多了多少啊,迪拜塔今天被拍了多少張照片啊,太平洋的一隻生蚝什麼時候會到我碗里來啊,你全家明天是坐在一起啃饅頭還是各吃各的炒拉麵啊等等等等所有東西的運行規律咯。為什麼要研究量子理論?目的與最初提出地心說觀念的先驅是一致的:有了這個規律,那我就可以推測出,下一刻會發生什麼事情!
那麼,要描述「量子」,當前以及最終完整版本的量子理論會是終極版本嗎?不一定!我傾向於認為量子理論不是終極版本,因為目前地球人能用數學方法計算出錢得塞拉卡極限,卻不能在實驗室中擺弄這個極限的物質,我們能計算出中子和質子的質量,卻不能在試管內觀看一個中子和一個質子的衰變(能不能我不知道啊我沒有這方面的資訊),今年不能明年也不能,幾百年之後呢?幾千年之後呢?還不能嗎?而我們能把上百億億吉電子伏特的能量壓縮到試管中的時候,或許理論物理學家已經推算出中微子的二級結構甚至三級結構了...而那時候也許地球人看量子理論就像我們現在熟知牛頓第二定律一般小學生都遠遠超越霍金的理論水平,而那時候前沿的就可能是卜子理論了(別怪我亂命名,我自己就姓這個)
況且,如果量子理論真就是終極版本,那我就太失望了:這個世界居然如此簡單,計算出1後面八十個零的夸克數量就能預測到我下一次和女孩子接吻發生在五年之後...那可就尷尬了,我還打算今年為我中意的女孩寫首歌打動她,賺點錢打動她父母然後兩年內把她娶回家呢!量子是一種現象,凡所有相皆是虛妄。
謝邀。量子這一概念,來自拉丁語「quantus」,最早是由德國物理學家M·普朗克於1900年提出的。他假設黑體輻射中的輻射能量是不連續的,只能取能量基本單位的整數倍。後來研究表明,不僅能量表現出這種不連續的分離化性質,而且其他如角動量、自旋、電荷等也都表現出這種不連續的量子化現象。這一現象主要表現在微觀物理世界。描繪微觀世界的物理學理論就是量子力學。
要死不活的貓和心靈感應不是量子力學研究人員放進去的,第一個只是一個故事,除了看起來像,沒有任何地方用到了量子力學的理論,第二個純屬不懂量子力學的人在那裡胡扯。
其他剩下的都是被實驗所證實的,包括所謂的雙縫干涉延遲選擇什麼的。
量子是從無到有的過度
翻量子力學書之前先確認自己的數學儲備足夠好,如線性代數,微積分,微分方程,群論等。
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