首頁>Club>
量子力學中,一個粒子可以出現在任何地方!為什麼我們不可以呢? 生物學,其實只是一種應用化學,而化學又是一種應用物理學。因此,當你非要刨根問底時,所有的事物,包括我們和其他生物,都是物理學而已!那為什麼發生在極微觀層面的奇異量子現象,對大一點的東西來說,比如我們每天見到和使用的汽車、桌子或者是我們人類自己,通常並不能產生什麼影響!為什麼?
10
回覆列表
  • 1 # 切開黑的書籤

    你的這種想法本身就是有問題的。化學可以當做物理學的應用,但是生物學不可以當作化學的應用,生命科學探究的是生命現象。不同意化學的研究物件物質的結構和性質能夠透過粒子物理的物理模型預測和解釋,生物學是直接以統計學來研究生命現象的統計規律的。雖然在一些細胞生物學和分子生物學的領域中會使用化學手段和知識來進行研究,但是整體而言在更宏觀尺度的生物學例如生態學、進化生物學等領域中,都是直接研究統計規律而沒有透過化學自下而上的構建。

  • 2 # 神州上卿

    為什麼我們不能同時既在辦公室又在家裡?問題是想問,為什麼我們不是處於疊加態吧。發散一下思路,或許量子的奇異現象正在你的身上發生。首先,我們先認識一些與量子有關的概念。量子(如:分子、原子、電子、光子等微觀粒子)具有量子效應,包括:不確定性、狀態疊加、糾纏等。而問題中提及到的“既在辦公室又在家裡”,應該是位置的不確定性。

    我們應該把位置不確定性和疊加態分清楚,舉個例子。我們可以有很多狀態,如:站著、躺著、趴著等,同時處於這些狀態叫做“疊加態”,而處於辦公室還是家裡應該算的“不確定性”。再通俗點,如果提問者是一個“量子”,而我是觀測者。提問者對我來說是存在“不確定性”的。在我觀察它之前,這個“量子”可能在辦公室,也可能在家裡,具體在哪兒我是不知道的,但是,經過我的觀察後這個“量子”就確定了位置。同樣的道理,在我觀察之前,提問者可能處於“站著、躺著、趴著等”的疊加態,被我觀測後就確定了狀態。

    你可能會問,明顯你是在確定位置處於一個確定狀態,不存在不確定性和疊加態。我們每個人都是觀測者,透過觀測確定了所有需要觀測確定的“量”。你確定沒有另外一個你正處於與你完全不同的狀態?

    或許,我們真的如同一個量子,你的世界只是你被觀測後的結果,當然還有很多其他的被觀測的結果,或許那就是無窮無盡的平行宇宙。

  • 3 # 郭哥聊科學

    物理專業科普作者前來為您解答這個問題。即使是在微觀粒子也並不能出現在任何地方,粒子只能出現在波函式所描述的連續空間區域中。比如氫原子的電子,只能在氫原子核周圍附近。那麼為什麼,粒子和宏觀物體都有一個出現的範圍,不能同時出現在多個地方呢?

    一、目前的量子力學只能說是半個量子力學

    當我說目前的量子力學只能算是半個量子力學的時候,是不是大家都蒙圈了。事實如此,因為我們現在的量子力學只描述了量子現象的一半,既波動力學,它的另外一種數學形式叫做矩陣力學。

    波動力學的創始人就是薛定諤,後來狄拉克等人又用矩陣力學重新描述了量子力學,這兩種描述後來證明是等價的。這樣的量子力學描述了粒子在空間中的連續運動狀態,而非連續運動狀態至今也沒有出現。

    二、什麼是非連續性量子力學呢?

    搞量子力學的物理學家們言必談測量,事實證明如今的量子力學是相當精確的,它能準確預言微觀粒子的運動狀態,並得到了實驗物理學家的嚴格驗證。可以說,連續量子力學是正確的,沒毛病。然而究竟什麼是測量?測量的過程是怎麼樣的?至今沒有物理學家能說明。

    但物理學家們已經明白,測量就是波函式的塌縮。只是我們現在只能看到塌縮現象,還觀察不到塌縮過程,所以無法寫出非線性的塌縮函式,不能準確描述塌縮過程。非線性的塌縮方程,就是非連續性量子力學。

    三、時空的非連續性決定了粒子並不能同時處於不同的位置

    3.1、不存在同時的概念

    你一定很好奇,我們都習慣了同時這個概念,經常說,同時出發、同時起跑,怎麼就不存在同時概念呢?

    儘管物理學家們目前只掌握了半套量子力學,但是透過這套量子力學的研究表明,時間存在最小單元,也就是我們常說的普朗克時間。普朗克時間的存在意味著,任何一個物體在某處空間中的存在,不是一個時刻,而是隻能以一個最小時間單元的整數倍存在。這就意味著,不存在真正的同時概念。

    3.2、一個物體不能同時處於兩處空間、微觀粒子也不行

    這個其實很好理解,如果一個物體同時處於兩處空間,那麼物體的運動時間間隔就會低於普朗克時間的限制,這是物理規則所不允許的,所以這樣的情況是不存在的。

    3.3、為什麼我們現在認為微觀粒子能“同時”處於波函式所描述的空間中呢?

    有了前面的不連續時空概念,這個問題就很好理解了。這是因為我們現在的速度實在是太慢了。目前人類最精確的原子鐘能達到的測量精度是10^-20秒,而普朗克時間為10^-43秒。任何一個微觀物體,在我們的儀器裡面表現出來的其實都是一個時間積分後的量。

    什麼意思呢?就相當於我們用肉眼去看旋轉的螺旋槳,是無法看到槳葉的,如果想看到槳葉,只能用高速攝像機捕捉後,把畫面一幀一幀回放。我們現在能觀測到的微觀粒子,其實都是無數個普朗克時間裡粒子位置的疊加,而不是粒子本身。

    另一個原因是空間的不連續性造成的,對於微觀粒子來說,空間不是我們經驗的連續空間,它出現在哪是因為空間的非連續性而導致的隨機性。

    四、為什麼宏觀物體不表現波動性?

    波動性也就是所謂的粒子同時出現在不同位置的特性,微觀粒子能表現出來這種性質,是因為微觀粒子比較小,而我們的觀測時間又太長,所以我們能發現的粒子的軌跡對於粒子來說,都是一個較長時間內發生的事情,這就形成了粒子同時處於不同位置的假象。

    隨著粒子質量的增加,波動性逐漸減小,直到超過100個微觀粒子數量級的時候,波動性幾乎完全消失。這又是為什麼呢?這是另外一個限制——普朗克能量。

    物理學家們的研究表明,時空中的粒子,當其與其他物質相互作用導致的能量波動差大於一個普朗克能量時,就會發生塌縮。

    我們知道,宏觀物體是由大量的微觀粒子組成,組成宏觀物體的微粒在與自身大量粒子相互作用的過程中,產生的能量波動遠遠大於普朗克能量,這就使得粒子塌縮了,也就是失去波動性只具有粒子性。

    另一個原因是由於宏觀物體佔據和過多的普朗克空間單元,由於空間的不連續性,如果物體能夠出現在不同空間位置,就會導致物體會有部分割槽域存在於小於普朗克時間的限制,這是物理規則所不允許的。

    儘管物理學家們已經知道這個過程的存在,但就如前文我所介紹的,現在還沒有寫出這個非線性的塌縮函式,還不知道具體的塌縮過程是怎樣的。

    結束語

    之所以會有微觀粒子可以同時出現在不同位置,有上世紀物理學家們的“貢獻”,在觀測能力遠遠高於普朗克時間的時候過早下結論的原因,也有不少科普人,在不明真相的情況下,用這種危言聳聽的說辭博取眼球,獲得流量。畢竟大家都喜歡獵奇,越是奇怪的東西就越有市場。

    普朗克空間、普朗克時間、普朗克能量的出現表明,時空是非連續的。時空的非連續效能解釋微觀粒子的波動性和塌縮性,與現有的量子力學理論不衝突,經過了實驗的驗證。但由於目前的實驗手段還很粗糙,距離測量普朗克時間還差太遠,科學家還無法對塌縮過程進行研究,也就無法描述波函式的塌縮過程。

    你會是寫出完整的量子力學運動方程的那個人嗎?看好你呦!

  • 4 # 王歡充

    微觀粒子波粒二相性,在沒有被觀測的情況下是可以處在兩個態的疊加態的,但是假設有一個物體是由這類粒子組成的1萬個粒子組成的實體,處於疊加態的機率要降到1/2的一萬次方,幾乎是零。物體的宏觀態的取向是取組成的微觀態的高機率狀態。

    假設一個人呢,組成的粒子數更大,即便是沒有觀測能力的植物人,也不可能同時處於又在這又在那了。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 有沒有練字比較好的方法,和比較適合女生的字帖推薦呀?