我們認為量子粒子很奇怪的主要問題是,它們被視為經典粒子,但它們的行為卻非常非常規是先提出來的)量子本質帶來的很多怪異的例子都源于這個事實——至少量子力學的很多不同解釋帶來了這些怪異但是,無論量子物理學家在處理什么,量子物理需要描述的對象都不等于經典對象,甚至不等于或類似于塵埃,沙子或玻璃這樣的東西
量子粒子比我們通??吹降慕浀淞W有『芏啵〉貌豢伤甲h正因為如此,幾乎在量子尺度上,一切都是不同的(即不僅僅是奇怪)這意味著在物體,粒子等經典物理語境中使用詞語是有問題的就連量子力學中的波這個詞也經常會產生誤導這主要是因為量子波函數只是用方程表示的數學對象——嚴格來說,它們并不完全對應于對現實的描述
更具體地說,如果粒子是波,那么波的干涉就沒那么奇怪了,波的疊加也沒那么奇怪了。
從技術上講,量子X和量子Y會相互干涉——就像海洋上的波浪一樣所以當量子X和量子Y發生干涉時,就會相互疊加當然,一個經典物體不能干涉另一個經典物體——至少不能像量子物體那樣經典x和經典y也不能疊加
但是,我們這里說的不是經典物體,甚至不是經典粒子!
因此,為什么量子X的行為不像經典物體,甚至不像經典粒子相反,如果一個經典物體的行為像一個量子X,它也會看起來很奇怪但這并沒有發生很多人覺得量子現象很奇怪,主要是把它當做經典現象來看待,但是它的行為卻非常非常規事實上,我們只有用量子形式表達的量子現象——就像經典現象用經典形式表達一樣
當邁克爾·布魯克斯使用單個正電荷,或質子這個詞時,他再次向我們展示了粒子這個詞的問題。我們在這里絕對可以得出一個定義,那就是:
質子=正電荷
因此,在這種情況下,粒子只是正電荷現在,正電荷很難是粒狀的——至少在孤立存在時是這樣,因為它們總是表現出波的特征即使一個質子(或另一個粒子)含有電荷之外的其他性質(如自旋,質量,大小等
米,或者萬億分之一米!這與海浪或任何其他類型的古典波有什么關系。
下面的討論盡量接近量子力學中的經典粒子。
當波變成粒子時
正如已經提到的,當兩個量子波相遇時,它們將被疊加疊加是任意給定位置的兩個波的和此外,這種相加比兩個波單獨存在時的行為更像一個粒子這種類似粒子的東西是兩個或兩個以上量子波疊加的結果換句話說,如果你把一個波谷和另一個波谷放在一起(或者一個波峰和另一個波峰放在一起),那么你會得到類似粒子或固體的東西
當然,所有這些文字和描述本質上都是相似的!
換句話說,我們在這里仍然使用波和粒子這兩個詞這主要是因為我別無選擇,只能這樣做
其實這些話都屬于量子力學的解釋這意味著在解釋量子力學時,簡單地使用單調變量x,y等沒多大幫助當然,這對任何感興趣的外行都沒有幫助
煙龍的尸體
盡管文章開頭引用了邁克爾·布魯克斯的一段話,他在同一本書的其他地方寫道:
玻爾認為,薛定諤波動方程背后的終極實體既不是波,也不是粒子,因此無法用任何我們能處理的術語來描述。
當然,布魯克斯引用尼爾斯·玻爾的話并不意味著他同意玻爾的觀點盡管如此,玻爾確實提出了一個需要解決的問題——即使人們不需要接受他的整體立場或解釋
約翰·惠勒
美國理論物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒也研究了這些問題,或者至少是類似的問題他用煙龍的形象來表達自己的觀點他指出,在實驗輸入和實驗輸出之間,我們無權談論存在什么因此,像粒子和波這樣的詞自然會受到懷疑——至少在實驗過程中使用這兩個詞的時候(即假設的龍的身體的真實性)
所以在輸出之前把量子X描述成粒子或者波,和在實驗或者觀察輸出之后這樣描述量子X是有區別的但是,即使已經做了實驗(或觀測),也就是量子波函數已經坍縮的時候,用這些經典的詞可能還是會有問題
再次引用波爾的話。根據布魯克斯的說法,玻爾認為
一旦進行了測量,測量的類型將決定我們能看到什么。
更重要的是,
舉個例子,如果你用儀器探測一個物體在空間中的位置,你會看到這個物體在空間中有一個確定的位置——也就是我們所說的粒子這個實體。
這里的重點是,用粒子這個詞來指代龍身上的東西,用儀器探測到物體的空間位置來指代后面的東西,是很可疑的所以這個X不僅是測量或觀測前的粒子,也是測量(或觀測)后的粒子
總而言之:經典詞粒子在所有量子情況下都是有問題的。
注意:
如果把量子粒子當作粒子有問題,那么把原子當作粒子也有問題。
也許一個原子根本不能被視為物體畢竟,如果氦原子的原子核被視為一個檸檬的大小,那么該原子邊緣的直徑將為2.5英里因此,按比例來說,原子核與整個原子極不相稱與它所屬的原子相比,原子中的每個電子都小得令人難以置信(相當于直徑2.5英里的圓上的一個點甚至更小!關于電子的大小,目前還沒有一個準確的說法
當然,大部分甚至所有的實體都是由元素原子構成的,所以本身沒有問題。
原文鏈接:量子粒子是其他經典粒子也不是weir物體
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