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很多人持有「雖然量子理論目前使用得還不錯,但是它的基礎理論還遠不完善」這樣的觀點。有哪些科普觀點/方式促使大家有這個印象?怎樣科普能夠讓大家理解量子理論有多成功?
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  • 1 # 生滅予奪

    人類研究量子力學已經100多年了,得到了很多實用且大部分被認為是正確的結論和公式,但是人類仍然不知道量子力學是什麼,更準確的說是它的原理。

    要想回答這個問題,我們要先看看量子力學是怎麼來的。為此,我特意翻出了塵封多年(三年)的大學物理教材,跟大家說說量子物理這玩意到底是怎麼來的。

    在此插播一條廣告:下文太長太複雜,時間或腦容量不足的孩子們請直接拉到最後看結語,雖然我估計你們直接看的話是看不懂的。

    話說100多年前啊,有一批閒的蛋疼的科學家在研究一種叫黑體輻射的東西。關於這個黑體輻射是啥大家沒必要知道,反正它就是一種電磁波。當時物理學界遇到了一個難題:他們找不到一個可以正確描述黑體輻射的公式。有兩個人用已知的公式推匯出了兩個公式,這兩個公式一個在低頻區域可用,一個在高頻區域可用,可是在另外的區域就有重大偏差。這個事折磨了那幫老頭子好久,後來,終於有一個叫普朗克(不是船長)的人找出了一個正確公式,其公式如下:是的,我知道你看不懂,因為我也看不懂,看懂了我也記不住。這不要緊,要緊的是特麼考試還要考它。

    他能弄出來這個公式並不是因為他比其他物理學得更透徹更牛逼,這個公式不是他推匯出來的。

    不是他推匯出來的,那是怎麼出來的?都選C懵出來的?

    恭喜你答對了,他就是懵出來的。

    其實猜測這個事在物理學是一個很正常的現象,萬有引力定律(經典物理)也是牛頓根據“蘋果事件”懵出來的。不過後來人們對它加以完善,改進,使其能夠被解釋,能夠應用於各種場合,能夠化身考題折磨百萬高考生一年又一年。懵得對了,你就是物理新世界的哥倫布,是牛頓,是愛因斯坦,是伽利略。懵錯了,你就是亞里士多德。

    跑題了,我們回到不是船長的普朗克身上。他之所以能懵出來,是因為他“絕望的”“不惜代價的”(普朗克自己說的)提出了“量子能量化”的假設。即能量是不連續的,是由一個個“能量子”組成的。這是物理學上第一次提出“量子的概念”,此時的時間為1900年。

    這個概念提出來後很快就被證明是正確的,因為它可以解釋很多當時的“未解之謎”,且找不到任何反例。

    但是!這個概念和之前的黑體輻射一樣,根本不能從經典物理推匯出來,而普朗克本人在11年後,才終於不得不承認(好像你很不高興似的),自己的成果是一個全新的,基礎的,跟之前的經典物理無關的新概念。

    受到他的啟發,人們開始意識到經典物理的“連續斷續”,“波和粒子”的概念已經被完全打破了。因為能量在人們看來本應是完全連續的,1905年愛因斯坦發表論文,認為光(即電磁波,在經典物理中已經被蓋棺定論是一種波動)也是粒子。他將其命名為光子,並且推匯出了光子的質量,動量等粒子特有的物理概念。從此以後,人們得出了一個新的結論:波都具有粒子性。

    1924年,一個叫德布羅意的研究生一拍腦門突然想到:既然波都有粒子性,那麼粒子是不是也都有波動性呢(之前的人都幹什麼去了),於是他就連推帶懵,弄出了一個德布羅意公式:粒子的波長=一個常數/動量。沒錯後來也被證明是正確的,不然我也不能拿出來跟你說。

    我們已經越來越往現代人們對量子力學的理解(神話)發展了,粒子是波,而波是有穿透性的,兩個人互相說話,兩個人的聲波會穿透彼此到達對方的耳朵,而不會出現一個聲波把另一個“懟回去”的現象。那麼問題來了,人是由分子組成的,分子是粒子,粒子有波動性,波有穿透性,為啥兩個人不能互相穿透呢?

    因為德布羅意波(又被成為物質波)其實是一種機率波,它表述了粒子在各處被發現的機率。也就是說,在微觀上,組成你的每一個粒子都有可能存在於波上任何一個位置,甚至可能在你身體外部,只不過這個機率非常非常的小。而越靠近波的中心,它存在的機率越大。在宏觀上來看,粒子就組成了一個穩定的,不會突然穿透各種東西的物質了。這是一種大的數量導致機率變成實際的過程,舉個例子:一條河從山上流入大海,河裡的每一個水分子都有一定的機率被動物喝下去,被人抽走,滲入土壤,或者流向大海。由於宏觀上的數量太多,導致這種微觀的“可能”變成了“固定”,即河水一定是大部分流入大海,一部分被人抽走,一部分滲入土壤,少部分被動物喝掉。

    這種新的觀點雖然違背於過去“有且只有一個解”的經典物理,但是還是被大眾所接受和肯定。反對的聲音當然也是有的,最著名的就是愛因斯坦的“上帝並不是跟宇宙玩擲骰子游戲”,他認為“不確定性的物理實質是站不住腳的,將來對物理實在的認識達到一個層次時”,會有新的解釋推翻機率說。“新的解釋”物理學界公認是一定存在的,但是是否與機率說相矛盾還不好說,因為人們至今還沒有發現它,所以,物理學界就把機率說當成是現在正確的解釋。

    能夠忍受上面長篇大論的讀者,相信都是對物理學感興趣的人了。我相信大家也能看出來,為什麼說量子力學是缺乏基礎理論的了。它的整個誕生和發展,都是基於猜測,且至今無法解釋。雖然用大量的資料證明是正確的(在科學界一個假說如果可以解釋之前一切相關的問題,且找不出反例,就被認為是正確的),但是人們還是說不清楚它到底是因為什麼。

    最後用量子力學大師狄拉克的話來做結語:“在我看來,我們還沒有量子力學的基本定律,目前還在使用的定律需要作重要的修改……。當我們作出這樣劇烈的修改後,當然,我們用統計計算對理論作出物理解釋的觀念可能會被徹底的改變。”

    PS:如果有想學理工科的同學,請記住上面第2個公式的h=6.6260755*10^-34,沒錯這個常數是無數個要背要考的常數之一。所以說學文學理你自己掂量著辦吧

  • 2 # 太上老百姓

      "量子糾纏"本身是個存在悖論的東西,很可能是個騙局,明顯已經走入邪路,給大家提個醒

      目前"量子糾纏"是很熱的國內話題.而且這個話題是由國內頂尖的科學家來帶頭炒作的.人們對"量子糾纏"的可信度是建立在對這些科學家的可信度基礎上的.也由此帶來了很嚴重的社會後果.

      我們不談量子理論,先看一下應用"量子糾纏"會產生什麼問題.國內科學家說了,應用"量子糾纏"的有極高的保密性.這一點是經不住推敲的.為什麼?因為你能用"量子糾纏"保密,人家何不用"量子糾纏"來探密你的密秘,人家直接用"量子糾纏"將自己的大腦與國家領導人透過"心靈感應"來獲取資訊,你的通訊保密還有什麼意義?所以,直接帶來的問題就是悖論的結果.

      根據我們過往的經驗觀察,存在悖論的東西,基本上偽科學.

      對"量子糾纏"現象,潘院士有個解釋比喻:"量子糾纏",通俗講有點像心電感應,比如我倆現在見過面,已經達成一些默契,然後我回合肥,你在杭州,你特別高興的時候我也會特別高興,你特別痛苦的時候,我也會特別痛苦.

      首先說,潘建偉的比喻是不恰當的.個別熟人之間的心電感應,不能作為一個"量子糾纏"理論這個共性現象的說明.社會這麼大的一個人群,心電感應有多少?就是自己家多口人之間,又有多少心電感應存在?

       "量子糾纏"是由描述微觀現象的量子理論引出來的,兩量子在微觀尺度,是在一定的能量場的作用下發生的。在宏觀條件下兩量子發生糾纏,需要什麼樣的外界條件,我們搞清楚了嗎?

     兩量子在微觀條件下,發生糾纏的時空是彎曲的,存在作用力(量子理論用能級表述)。兩宏觀距離上的兩量子時空是不彎曲的,怎麼存在(發生)糾纏?

      若"量子糾纏"真如現在那些科學家的解釋和理解,真存在量子糾纏,現在都能搞編碼,那何不去搞一個地震倒塌建築下救人的儀器呢?何不去搞出一個在地球就能探知月球或火星狀況的裝置呢?

     何不去搞一個在中國就能探密美國秘密的裝置。

      我無意否定"量子糾纏",是對現在人們對"量子糾纏"如何理解上有不同看法,不贊同現在的研究.

  • 3 # 盧森侃大山

    看問題描述,提問者應該是學習量子力學,至少是相關從業者吧?問題很專業,遠不是這個平臺能夠解答的。建議去專業性更強的論壇找人探討。

    個人認為此處的基礎指的是原理和基本特徵,可能包括如何觀測才能不坍縮等。由於最近一次接觸學術性的量子力學的知識是5年前,忘的很多了,所以只求可以拋磚引玉。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • “我還未成年,就算犯了罪又怎樣?”這有多可怕?