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1 # 永柏惠遠
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2 # Nemo9107121
你們以為量子力學僅存在於實驗室裡?實際上從你拿起手機那一刻起,你就一直享受著量子力學的紅利。半導體和鐳射是量子力學在實際應用中的典型代表。半導體物理中非常重要的能帶理論,就是基於量子力學發展起來的,今天如果你開啟手機,裡面的每一個電晶體的誕生都是拜能帶理論所賜,也就是量子力學的恩賜;而鐳射,最早是愛因斯坦提出來的,但是那時只是一個假說,量子力學實實在在地解釋了三種輻射的原因並且把它轉化為可定量計算的理論,今天的網際網路,整個都架在了鐳射和光纖之上,也就是建立在量子力學的基礎上。
當然了,你要是說你把手機扔了,躲到深山老林裡種樹玩,那確實量子力學不會和你發生任何關係;只要你還用著一天的手機和網際網路,那你就離不開量子
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3 # 想法捕手
世界都是量子化的,我們的生活不可能離得開量子。離經叛道的量子如一根針刺破了我們自我催眠的現世白日夢,開啟了世界最隱秘的一扇門。
量子是實驗結果,早已不是理論假設,或許未來它會有別的名字,但這種現象是確定的。量子化假設的提出來自於普朗克解釋黑體輻射的實驗結果,量子化假設的發揚光大來源於愛因斯坦對光電效應實驗結果的解讀“光子說”。而現在量子化已經是無數實驗的測試結果,早已不是什麼假設了,對於那些還一直在質疑量子的人,我覺得必須要先科普一下這些基本認知。
“量子化才是世界的本質”其意義在於揭示了這個世界上無法找到真正連續的東西,連續只是數學中理想化的概念。
在量子物理學的真實世界中,萬物都是不連續的,是以普朗克尺度為基準構建起來的現實。在普朗克尺度之下沒有現實意義,也沒有物理意義。
假如說,能量量子是1,這個世界的能量取值就只能是:1、2、3、4……即必須是1的整數,這就是所謂的量子化。
即便在數學的表達中,1與2之間還存在1.1、1.2、1.3……,但這在現實世界中是不存在的。量子化也就意味著現實世界具有嚴格限定條件下的不連續。
我們所在的時空是量子化的時空無法無限分割。時間的最小尺度是5.39121×10的負44次方s,即普朗克時間;長度的最小尺度是1.61624×10的負35次方m,即普朗克長度。
比普朗克時間與長度更小的數值,不存在,也無法進入。於是我們似乎就生活在一部快速翻動的幻燈片中,以我們察覺不到的微小單位在向前播放。
世界上所有物質都在不連續的時空中,進行著“量子跳躍”與“量子停止”,以這兩種方式進行著運動。這種超高頻的“跳躍”才是運動的本質。也就是說所有的粒子只能在時間維度與空間維度中輪流運動。
這是目前科學界對於量子化的世界中,我們如何運動的一個假設,沒有定論,但不連續運動似乎才更合理,不然“芝諾神龜”如何才能被阿基里斯追上?在無數可細分的世界與運動中,“芝諾神龜”永遠也無法超越。
量子也早已不僅僅只是理論,它的運用日常可見量子力學的第一個應用就是鐳射。平時我們常看到的那些鐳射祛斑的美容廣告,鐳射器往臉上一照,你的色斑就消失了,而面板完全無傷,為什麼呢?
自然界中我們接觸的光都具有不同的能量,而鐳射就是這束光的光子全都具有同樣能量的特殊狀態。這種特定的同一能量,使得鐳射光子能只與特定能量相匹配,即與特定的物質相匹配。
比如,吹一個白色的大氣球,裡面再套一個黑色的小氣球,用特定的鐳射射向它們,鐳射會無傷的穿過白色的大氣球,打爆黑色的小氣球。這與我們日常的認知完全相悖,難道不是應該外面的物體能保護裡面的物體嗎?
事實上,因為鐳射與白氣球的能量不匹配,無法被白氣球吸收能量,而鐳射與黑氣球的能量相匹配,黑氣球吸收鐳射的能量而爆掉。鐳射祛斑的原理也是這樣。
半導體的出現也是遵循了量子力學。一個原本不導電的看似絕緣的材料,卻會因為外界條件的改變(比如加熱)而導電。就像一條原本被堵得水洩不通的馬路,電子就像這條馬路上的車,根本開不過去。而由於量子力學的存在,才能讓車子具有超能力插上翅膀從原本擁擠的道路上飛過去。
利用半導體的這一特性,才可以做出一些很有用的電子元件。比如二極體,LED燈就是利用發光二極體做出來的。以及電晶體作為20世紀最重要的技術突破顛覆了世界,電晶體的商業化,帶動了整個矽谷的崛起。
結論量子的發現,以及基於它的研究與應用,改變了進入20世紀以後的世界。量子意味著打開了我們對世界認知的新視野,在這種視野下,讓我們更瞭解世界的運轉規律,才有可能創造出更有價值的生活用品。
量子之所以會產生,根本在於紮根事實,實驗取證。只是太多玄學的思潮曲解了量子的意義,也讓更多不明真相的人藉著玄學給量子定義,以世俗智慧胡亂包裝科學理論。
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4 # 貓先生內涵科普
量子力學和相對論作為現代科學的兩大支柱,是毋庸置疑的,但誰要告訴你,我們的生活已經“量子化”了,那麼可以直接視為騙子和大忽悠無疑。
我們的生活離“量子”還有一段無法跨越的距離。
“量子”究竟是什麼?1900年,普朗克第一次提出量子的概念,用來解釋困擾物理界的“紫外災難”。普朗克創造性的提出——光輻射與物質相互作用時其能量不是連續的,而是一份一份的,一份“能量”就是——所謂的量子。也就是從這時候開始,“量子論”正式誕生。
“量子”是個很讓人討厭的怪物,包括普朗克本人都千方百計的想讓它消失。因為“量子”徹底打破了經典物理的連續性!愛因斯坦卻從量子中發現了無限可能——光輻射於與物質相互作用時能量也可以理解為一份一份的;光輻射的能量,本身就是“量子化”的,一份能量就是光能量的最小單元,簡稱“光子”。同時根據這個發現,他完美的解釋了廣電效應,收穫諾獎。
隨著“德布羅意物質波”的概念提出,科學界繼續展開大量理論與實驗研究,證實所有微觀粒子都同時具有波動性和粒子性二象性。這些微觀粒子構成“量子世界”,遵從量子力學的運動定律。
“量子”就是量子世界中物質客體的總稱,它既可以是光子、電子、原子、原子核、基本粒子等微觀粒子,也可以是BEC、超導體、“薛定諤貓”等宏觀尺度下的量子系統,它們的共同特徵就是必須遵從量子力學的規律。
經典世界和量子世界我們按物理運動規律的不同,將遵從經典運動規律(牛頓力學,電磁場理論)的那些物質所構成的世界稱為“經典世界”,將遵從量子力學規律的那類物質所構成的世界稱為“量子世界”。
經典世界的特點是物體的物理量、狀態在規定的時刻內,是可以完全確定啊;而量子世界中,客體的物理量則是不確定的、按機率分佈,疊加態的,而且這種特性與實驗技術無關,是量子世界的本質特徵。
目前研究最多的量子特徵,具體表現為量子糾纏態,以及量子疊加態。對應的運用情況前者是量子通訊,後者集中在量子通用計算機。
我們生活中有沒有量子化直接應用?例如我們現在的計算機晶片,它是不是量子產品?當然不是!因為它的電晶體要麼導通,要麼關閉,完全確定。即經典資訊要麼是0,要麼是1,毫不含糊。這根“量子”疊加態有什麼聯絡呢?半導體產業的飛速發展,的確是量子論的產物,但絕對不是量子化的直接應用,它仍舊是經典物理範疇內的應用。請同學們不要搞混淆。
同學們只要搞懂“量子”的本質,就可以戳穿“假量子”的騙局。簡而言之,就是看是否直接應用到“量子”疊加態,也就是|0⟩和|1⟩的疊加態。
凡是和實際產品掛鉤的,例如什麼“量子肥料”、“量子水“量子炸彈”、“量子導彈”等等,都是魚目混珠之作。
結語量子力學的間接應用是巨大而豐富的,但仍舊脫離不了經典物理範疇。而量子論本身的直接應用,目前仍舊困難重重。量子同信技術以及量子計算機技術,離實際應用還有一段遙遠的距離,目前投入試驗和應用的,都是模擬化的成果而已。
要說我們的生活已經量子化,除了商業宣傳的誇大外,並沒有一點實際用處。
我是貓先生,感謝閱讀。
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量子力學,是當代最熱門的一個科學理論假設,主要就是把微觀最小的所有物質的質能,都假設為不連續的,一份份的粒子和波的形態。現在還在作科學試驗,具說有很大成就,還在小範圍內。但在理論認識上,還有各種不同的意見,這是很正常的。要說量子進入每個人的的生活,還差得太遠太遠。市靣上到出現一些量子產品宣傳,什麼量子飲料、量子補品等等,肯定是為了敢時髦、賺點錢吧!還是儘量不要去喝,避免受到傷害!