在經典物理統治世界的時期(大概100多年前),世界基本由牛頓方程+麥克斯韋方程搞定,如果涉及到一點微觀解釋的話,加上經典統計力學就行。這兩組方程都是與正常人類的認知相符的,比如:

1)力越大,加速度越大。

2)變化的電場感應出變化的磁場,然後變化的磁場又感應出變化的電場,如此往複。

對1的理解簡直可以說是太easy了,而對2的理解乍一看也很符合直覺,但其實往深一點想,就會出現一些反直覺的東西。

比如,電場和磁場靠相互感應就能一直持續傳播,不需要傳播介質!也就是電磁波可以在真空中傳播。

再比如,這個傳播速度算出來竟然等於一個完全由真空介電常數和磁導率決定的數值,竟然跟參考系的選擇沒什麼關係!

後者進一步導致了狹義相對論的提出,居然說任何物體的速度都不能超過光速。至此還不到量子力學出場,僅是狹義相對論就已經使得世界變得遠比人的想像要離奇了。

而量子力學是一門基於對實驗結果的解釋產生的學科。現在基本上隨便一本量子力學書裏都會提到,100多年前無法用經典力學搞定的三個實驗現象:黑體輻射,光電效應,原子光譜。量子力學最早就是嘗試解釋這些新現象而提出的一套新方法,這個過程當然比較複雜,有興趣可以參見《量子力學史話》。重點是這套新的方法引出了以下幾個超級反直覺的東西(這裡採用哥本哈根解釋):

1)波恩的概率解釋

2)測量導致塌縮

3)測不準原理

4)波粒二象性

5)薛定諤的貓

6)量子糾纏

當然還有更多更專業的非經典現象,但是大家聽得比較多的主要是這幾個。

對於1,直接挑戰了人們的決定論世界觀。竟然認為世界的本質是由一堆概率決定的,這怎麼看怎麼像是騙紙。。

對於2,間接挑戰了唯物論,測量到底是啥意思?為什麼你看或者不看結果會不一樣?是隻有人的測量纔算測量還是機器的測量也算?貓的測量呢?難道是意識導致的塌縮?這怎麼看怎麼像是騙紙。。

對於3,直接就是反直覺的,只要我的尺子刻度足夠小,顯微鏡放大鏡倍數足夠大,怎麼就測不準了?為啥我測位置的精度會影響到測動量的精度?這兩個東西有毛關係啊?這怎麼看怎麼像是騙紙。。

對於4,直接挑戰了人們對物質基本構成的認識。到底微觀粒子是實實在在的粒子,還是一堆波?居然說粒子和波是同一個物質的兩種形態,那我們都是粒子組成的,豈不是我們也是一堆波?這怎麼看怎麼像是騙紙。。

對於5,太殘忍了,居然說這隻可憐的貓貓又是死又是活的,人家到底是死是活啊,貓貓太慘了。這怎麼看怎麼像是騙紙。。

對於6,更加離譜了,居然說兩個東西一旦配過對就一直處於彼此糾纏的狀態,離得再遠也能互相感應?這麼神奇?我好不容易接受了任何東西都不能超過光速,現在告訴我它們不管離多遠都能瞬間感應到對方的變化?它們是怎麼瞬間通知對方的?這怎麼看怎麼像是騙紙。。

如果拋棄哥本哈根解釋,甚至會出現更離奇的東西,比如

平行世界。。

所以說,量子力學使世界變得遠比人的想像更離奇啊。


說說我認為量子理論與經典理論的區別吧。

我想用一張很簡單的坐標圖來表示(我覺著我闡述不清楚)。

(T.O.E是萬物理論的縮寫)

量子理論是在經典理論,在微觀尺度上的延伸。相對論則是宏觀尺度上的延伸,但都各自有缺陷。就差一個T.O.E來個大完結了。

可能理解不是絕對準確,但很簡易。

謝邀(^_^)

——————————突然覺得我字寫的好醜(?ò ? ó?)————————————————


問題一:薛定諤的貓是指在一個盒子裏,裝一隻貓,裡面有放射性元素,其衰變的概率是50%,如果衰變,貓死,不衰變,貓活。當你在打開盒子之前,你永遠不知道貓的死活,這時貓處於又死又活的疊加態。此實驗想要表示的是在你對微觀粒子觀測之前,你永遠不知道它是什麼狀態。所以量子是用波函數來表示的,當你進行觀測時,波函數坍縮。具體的可以上網搜。

問題二:量子物理學和經典力學的不同在於研究的對象不一樣。經典力學只適用於低速,宏觀,弱引力。而我們的量子物理則是研究神奇的微觀世界,就是這樣。

謝謝。如有不準確,請指正。


謝謝邀請。先搬運一下什麼是「薛定諤的貓」,看過的直接跳過這個引用部分。

一隻貓,被關在一個密閉無窗的盒子裏,盒子裏有一些放射性物質。一旦放射性物質衰變,有一個裝置就會使鎚子砸碎毒藥瓶,將貓毒死。反之,衰變未發生,貓便能活下來。按照量子論支持者的解釋,在打開盒子看貓之前,這隻貓非生非死,而是處在典型的量子態,即活與不活疊加的離奇狀態。

整個問題的關鍵在於「看」。這裡的「看」不是指普通意義上的看,我們應該理解成「接受到有關信息」。打個比方,我沒有看到貓,但是我聽到貓在裡面蹦蹦跳跳,那麼我也是等於「看」到貓了,這個時候貓就必然是活著的而不是所謂的「非生非死」。

所以我們首先要弄明白物理學家是怎麼「看」東西的。其實這個看在物理裡面就叫做測量,測量可以看作是一種人為設計的相互作用。比如說,我們可以扔一個球去撞擊一個隱形地箱子,如果我們發現球被狠狠地彈了回來,那麼我就知道了關於箱子的一個信息——它很重;反之如果球砸到箱子之後球只是速度減慢卻繼續往前走,那麼我們知道——箱子並沒有球重。這就是利用「容易看到的球」和「不容易看到的箱子」相互作用,來「看」箱子(即 測量 箱子)。當然如果這個箱子本身就很熱很熱,噴熱氣,那麼我們完全可以靠感知熱量就能知道箱子的位置(這算是直接測量,但是感知熱量的過程也是通過相互作用完成的)。所以歸根結底就是我們利用東西與「貓」進行了相互作用,那麼我們就等於「看」了貓。所以當貓站在箱子上的時候,它就已經被箱子「看到了」甚至當貓呼吸的時候就已經被空氣「看到了」。顯然讓一個宏觀物理完全與外界沒有相互作用是十分困難的,所以我們通過日常生活的經驗是不可能相信「又生又死,非生非死」的鬼話的。

那麼量子力學到底說的什麼呢?通俗一點說就是,如果事物A與外界沒有相互作用,那麼事物A會按照一定的概率處在它所以可能存在的狀態上,比如——A的位置有三個情況,10%的概率在我家,20%的概率在你家,70%的概率不在我們任何一個人家裡。但是一旦有東西與A發生了相互作用(即產生了一次觀測)而且這次觀測可以獲得某個與位置有關的信息(量子力學上如果這個觀測只能獲得與位置完全不相干的狀態,比如A的味道,那麼是不影響A的位置屬性的),那麼A就只能在觀測的那一刻處於某個特定的狀態,我家or你家or都不在。這就是態的塌陷。


至於量子力學和經典力學的區別,你可以看看量子力學的基本假設。值得注意的是,很多人覺得經典力學就是量子力學的統計平均,這個觀點是欠妥的。在統計力學中,以量子力學為基礎的是量子統計以經典力學為基礎的是經典統計,前者用BE和FD分別,後者用MB分佈。只有在經典極限下才可以說它們是差不多的。所謂經典極限情況,其實就是在粒子的動量足夠大,使得量子統計的影響比較小的情況。因為日常生活溫度為200K+,粒子具有較大的動量,滿足經典極限,但是在低溫就不是簡單的統計平均了,比如玻色愛因斯坦凝聚,比如量子霍爾效應等等。

當然,如果題主想要更深入的瞭解量子力學可以看趙凱華的新概念物理教材之《量子物理》。


如果,我們認為一切都是靜止的,平凡的,那麼貓一定既活著又死了。如果我們認為我們看到的纔是靜止的,平凡的,貓活著的時候去看,貓是活的;貓死了的時候去看,貓是死的。我們已知的,在邏輯上是滿足排中律的,然而世界的本質,卻和中律有關係。


薛定諤的貓是老薛把微觀和宏觀聯繫在一起的一個假想實驗,這麼廣為人知也是因為它解釋的很通俗,把量子力學的概率觀表現在宏觀世界。你要是跟普通人說粒子一維有限方勢壘的透過概率是exp(-βx),幾個懂?所以老薛的薛定諤的貓確實很直觀,但是現在很多民科拿這個說事,導致一些人對這個有質疑,那就是科普力度的問題了。

至於量子力學跟經典力學,某些方面可以把經典力學看成量子力學在宏觀尺度的統計平均。比如在熱力學中,量子力學在大量粒子和常溫條件下跟經典力學運算結果相差無幾。例子可以看評論。

題主如果對這些感興趣建議多看教材,一些民科的科普書算了,系統的自學是最好途徑。
推薦閱讀:
相關文章