粒子是組成物質的最小單位,既然粒子是隨機的,那為什麼還會有經典物理定律的誕生呢?粒子隨機的世界應該是這樣的:比如,下一秒會有一隻噴火龍出現在你面前,然後她變成了一美麗的公主,從此王子與公主幸福的生活在了一起……
粒子是組成物質的最小單位,既然粒子是隨機的,那為什麼還會有經典物理定律的誕生呢?
經典物理是量子物理的統計平均。
量子力學中粒子運動不是隨機的,滿足海森堡方程
F是一個算符,H是哈密頓量。分別取F為x坐標和p動量,對其做統計平均
聯立求解,得
這實際上和經典的牛頓運動方程非常類似。
更為詳細的討論參見曾謹言量子力學卷一5.2節
謝邀。
這裡採用的是量子力學最公認的解釋,雖然目前確實有人在研究量子力學基礎的問題,有其他不同的說法,但這裡不討論。
題主對量子力學隨機性的理解有誤,量子力學從來沒有說過粒子運動是隨機的。量子力學中波函數的演化是完全由薛定諤方程(或者其他等價表述)確定的,只要給定了某個初始時刻系統的波函數和決定系統演化的參數(哈密頓量),那麼波函數在此時刻之後的行為都是可以確定地計算出來的。但波函數一般來說不是一個可觀測量,量子力學的隨機性體現在測量過程中,根據玻恩的統計詮釋,測量到某一個態的概率正比於其波函數模長的平方,因此如果粒子不處於測量物理量的本徵態上,那麼對它進行多次測量就會得到不同的結果。但是這不意味著粒子的運動是隨機的,如果對大量處在某一狀態的粒子測量同一物理量,就會發現這個物理量的平均值所滿足的規律與相應的經典力學規律完全一致,即所謂的Ehrenfest定理(當然這個物理量要有經典對應才行,像自旋這種東西就沒有經典對應)。
在經典力學適用的問題中,大概有兩種情況,第一種情況是宏觀物體由大量微觀粒子組成,可以認為我們測量的經典物理量實際上是進行了統計平均之後的期望值,第二種情況是待測物理量的標準差(可以根據量子力學計算出來)非常小,所以測量結果基本上就是物理量的期望值。不論是以上哪種情況,都可以發現量子力學在經典力學所能解釋的問題上和經典力學並不矛盾。
這個問題,沒有確切答案,還屬於物理學中未解決的問題。
應該是存在某種作用,導致不確定性,在宏觀物體中消失。所謂消失,也不是100%絕對消失,只是說效應很微弱,無法檢測出來,近似就可以認為消失。
目前懷疑是引力在其中起關鍵作用。但這個也只是初步研究,只能算是一種想法,還沒有確定的結論。
微觀的物理過程,引力作用幾乎都可以忽略。宏觀的物理過程,引力已經不可忽略。可能正是引力導致不確定性在宏觀消失。
引力似乎具有一種抑制量子化的效應。量子化的引力場方程,微小質量源下的引力,具有顯著的量子化的能級效應。但在宏觀物體下,量子化能級的效應,非常微弱。這裡面涉及一個很微妙的問題,引力源的質量,是累積的,不會互相抵消。質量越大,引力越強,沒有相互抵消,只有相互加強。這和電荷的正負抵消,顯著不同。
量子化效應,又剛好相反,越是低能級,量子化效應越明顯。越是高能級,量子化效應越不明顯。這個想一下原子電子軌道,就該明白。低能級的量子化效應,最明顯。到高能級,量子化效應已經比較微弱,有的情況,已經可以近似以經典方法來處理。
參考下這個,Projection Gravitation, a Projection Force from 5-dimensional Space-time into 4-dimensional Space-time,不一定對,但也不一定錯。新研究,本來就這樣。
這個引力的新觀點,可以寫出一個類似克高方程的一個引力場的波動方程。由於這個方程太複雜,目前沒有精確解,但可以簡單粗糙的近似處理,討論一些簡單的問題。大質量的引力場下,粒子是沒有低能級解的,只有高能級的解。越是高能級,量子化效應又越是微弱。所以,引力似乎具有一種抑制量子化的效應。關鍵就在於引力源的質量,是疊加的,不會抵消。
不只是這個論文得到這個結果,國外也有其它的在弦論還是全息原理方面(記不清楚了,反正有一個報道)做引力研究的,也得出類似的結論,引力似乎會抑制量子化。
物體尺度越大就越容易發生退相干,因為它們泄露出的信息更多,這解釋了為什麼物理學家往往習慣於將量子力學看成是一種微觀理論。
扔個硬幣結果也是隨機的,但扔多了就是一半一半
首先我們要明確一下一隻噴火龍有多大。
斯矛戈那樣的噴火龍實在太大了,分子也太多了,靠概率變一隻出來也太難了。還是簡單一點吧,如果我們把電火花也視為火的一種的話,皮卡丘就可以視為已知最小的噴火動物了。
皮卡丘的身高0.4m,體重6kg,根據E=mc2,一隻皮卡丘的能量是5.4*10^17J。
量子漲落的能量和時間成反比,△E×△t &> h/2π,所以漲落出一隻皮卡丘的話,這隻皮卡丘的存在時間時間是△t&>1.9*10^-52s。
10^-52s是個什麼概念呢?
普朗克時間是10^-43s,是最小的時間間隔。
沒有比普朗克時間更短的時間存在。
我們這隻迷你得不能再迷你的噴火龍,存在時間是普朗克時間的5億分之一。
所以它沒法存在。
另外,人類現有最尖端的技術,也只能觀測到40阿秒級的時間間隔,即4*10^-17s,這麼長的時間,能穩定存在的只有2.6*10^-18J數量級的能量,連一個電子的萬分之一都不到。
假設
有一天,人類的觀測精度可以提高到物理的極限——普朗克時間,這樣就可以觀測到能量高達10^9J的量子漲落,摺合成質量,是1.1*10^-10g,亦即0.1ug。
然後期待科技進步到可以製造出0.1ug的噴火龍,那樣我們就真的有可能看到一隻噴火龍憑空出現,然後又憑空消失了。
這位同學可能是在問:為什麼宏觀世界觀察不到波粒二象性的跡象?
光很長時間被當成粒子,總是走直線。但FERMAT原理髮現,光的傳輸路線總是走極值(光程最長或最短)。好奇同學會問,光是怎麼知道往哪走是最短(最長)呢?現在我們知道了,原來光是波,它其實「走過」了所有路徑,選出最短(最長)的路徑走。
宏觀世界也有一個類似的現象,天體、網球運動軌跡總是走作用積分極值(最小或最大)的路徑,(最小作用原理),請問這位同學,網球是怎麼知道哪條路徑作用積分最小/最大的呢?
這個世界上不存在隨機,一切都是有規定的,量子自然也按照規定運行。如原子自旋,要解釋自旋得從壓力與還回頂力(就是支持力)說起,壓力與還回頂力是共生相等的,它倆都發出力波,壓力發出的壓力波就是引力,還回頂力發出的是轉動波叫頂力波。原子中有五大基本力和4種力波,基本力是電強弱力,壓力與還回頂力(支持力)五種,力波是壓力波兩種就是引力分內引力,外引力,還回頂力波兩種,內頂力波外頂力波。原子外有4層力波,一層內引力,二層內頂力波和外引力層,第三層外頂力波和外引力層,第四層混合力波層,這一層力波很弱可以不計。原子發出頂力波被引力拉住就會造成原子自旋,原子中的還回頂力和外界引力都是永恆的所以原子永恆自旋。(原子和頂力波就向通電的電動機,捏住轉子外殼轉動,捏住外殼轉子轉動)這就是原子自旋的原因。星球自轉也是這個原因。
粒子運動也不是隨機的,絕對自由的物體是不存在的,小到粒子,大到宇宙,都受到其它因素的制約!粒子只能在某個範圍內活動,說明她的運動受限制。看看路面上的汽車,路就那麼寬,如果無法超前面的車就只有老老實實跟著,前面的車速度不快後面就按喇叭,汽車既有隨機的一面,同時也被其他車限制,真正自由的物體是不存在的。
我覺得你會邀請到我完全是因為有噴火龍那三個字。
可以這麼理解,在特別小的空間中發生的事情,跟我們宏觀世界不一樣,他們的空間和時間是另一種形式的存在,反應但我們宏觀世界就是隨機現象
題主可能沒學過概率統計。
量子力學裡的確說過粒子的一些行為是隨機的。
但隨機不等於無序。
比如你回家,可能選擇近路,也可能選擇遠路,但你不會選擇到不了家的路。
量子力學裡的隨機,也是選擇a路還是b路的隨機,這些路必須滿足相關的概率分布,有相應的公式可以描述這些分布。
所以單個粒子的行為可能無法準確預測,但是根據大數定理,大量粒子的行為是很容易預測的,而且數量越大,預測越精準。
所以理論上也是可能突然出現一隻噴火龍,只是這個概率太低了,哪怕宇宙的全部壽命中,出現這種情況的概率也是小到可以忽略
瀉藥。
微觀上的隨機性以概率的形式在宏觀上湧現為秩序。造物主的設定真是美妙。
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