說(shuō)實(shí)話,量子力學(xué)所代表的現(xiàn)象很好解釋,但是底層的機(jī)制理論很難解釋。
我覺(jué)得要理解量子力學(xué),當(dāng)然可以看一些書(shū),理解一些基本實(shí)驗(yàn),但是也可以直接從基本假設(shè)去理解,因?yàn)檫@不比理解牛頓定律難。反正很多時(shí)候,我姑姑不懂牛頓定律。從基本假設(shè)來(lái)看,不需要數(shù)學(xué)
首先,我們需要知道量子物理研究的對(duì)象是什么。
量子物理研究的東西都是超小的。
假設(shè)我們?nèi)庋勰芊直娴拇笮∈且粋€(gè)足球場(chǎng)的大小,那么量子物理研究的是一個(gè)足球場(chǎng)上的棒球那么大的東西。
其次,為什么我們有量子物理?如果我們沒(méi)有呢?
量子物理在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中起著重要的作用。
沒(méi)有量子物理,就沒(méi)有半導(dǎo)體,沒(méi)有二極管,什么的。沒(méi)有這些東西,就沒(méi)有電腦、手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)
先說(shuō)量子力學(xué)最著名的理論:首先,記住一句話。量子物理只講概率,不講定律。你永遠(yuǎn)無(wú)法計(jì)算棒球在足球場(chǎng)上的位置,你只能計(jì)算它的概率。比如棒球在球門(mén)的概率是50%。在中場(chǎng)的概率是20%。所以你在一個(gè)高概率的地方尋找棒球,在球門(mén)而不是中場(chǎng)。
一切都是不確定的,只有一定的概率。
其次,世界上最著名的兩位量子物理學(xué)家是薛定諤和海森堡。
薛定諤提出了超級(jí)著名的薛定諤方程
海森堡提出了測(cè)不準(zhǔn)原理
薛定諤方程就是上述定律的一個(gè)很好的例子,只強(qiáng)調(diào)概率而不強(qiáng)調(diào)定律。薛定諤方程是什么樣子的,沒(méi)有物理學(xué)和數(shù)學(xué)的基礎(chǔ),就像是在讀天書(shū)。
海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理,顧名思義,表達(dá)的是量子力學(xué)中的測(cè)不準(zhǔn)。
量子力學(xué)的本質(zhì)是什么?那是離散的。就好像我們生活中的錢(qián)只有10美分,50美分,1元的,沒(méi)有222,230美元這種東西,19989.989599598985在沒(méi)有量子概念的情況下,我們以為世界是連續(xù)的,后來(lái)發(fā)現(xiàn)是離散的。
那么,量子世界中什么是離散的呢?能量是離散的,電荷也是離散的。能量的分散,所以我們可以看到不同顏色的光。電荷是離散的,也就是說(shuō)有一個(gè)最小電荷,也就是電子電荷,其他電荷是電子電荷的整數(shù)倍。
所以說(shuō),電力就像我們生活中的一分錢(qián),是貨幣的最小尺度。
量子力學(xué)的這些特性使得解釋許多現(xiàn)象成為可能。首先要解釋的現(xiàn)象是煉鋼時(shí)鋼水的顏色與溫度的關(guān)系。
你說(shuō)紅色鋼水溫度高。還是生鋼水溫度高?這涉及到量子力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),即黑體輻射曲線滿足什么方程?最后量子力學(xué)的鼻祖普朗克用能量的量子化來(lái)解釋。
其次,我們要解釋太陽(yáng)光譜中的暗線是如何產(chǎn)生的,這只能用量子力學(xué)的能級(jí)躍遷知識(shí)來(lái)解釋。當(dāng)光學(xué)儀器的分辨率越來(lái)越高,特別是光柵發(fā)明之后,我們可以看到太陽(yáng)光的暗線,而這些暗線的解釋需要量子力學(xué)。
因此,光學(xué)的發(fā)展必然導(dǎo)致量子力學(xué)的誕生。當(dāng)然還有很多例子,比如磁鐵為什么是磁性的,玻璃為什么是透明的。這些問(wèn)題的解釋需要量子力學(xué)的知識(shí)。
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