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大家好

我想大家

一定听说过量子

量子论

量子通讯

量子计算机这样的字眼吧

是的 量子真的听到过

量子是谁

是新来的女同学吗

别急让我们来看一看

一段非常有趣的对话

他们可是大名鼎鼎的

薛定谔的猫

天才科学家玻尔和爱因斯坦

我是一只猫

传说中的薛定谔的猫

我可是一只世界闻名的猫

为了能够让大家了解

所谓的量子论

我今天邀请了两位特别的嘉宾

第一位是玻尔博士

由于提出了量子论这一杰出功绩

1922年获得了诺贝尔物理学奖

你好 我是尼尔斯玻尔

感谢你的邀请

另一位嘉宾爱因斯坦博士

提出相对论的天才物理学家

大家好 我是爱因斯坦

玻尔先生好久不见了

从一开始我就没办法接受量子论

爱因斯坦一直以反对量子论闻名

接下来我们先请玻尔先生来为

朋友简单介绍一下

量子论到底是个什么东西

你好

所谓的量子论

简单来说就是

微观世界的物质观

微观世界的物质和

我们一般能够用眼睛观察到的物质

有着巨大的差异

他们非常神奇

而且超乎我们的常识

进入20世纪以来

人们开始认识到微观世界的真面目

而量子论就是关于

微观世界神奇特点的一种理论

原来如此

量子论是关于微观物质的理论

不过您刚刚所说的微观世界

到底是多么微小的世界呢

微观世界是大概

相当于1米的一千万分之一大小的世界

他的大小要比构造物质的

原子还要小很多

可以不可以这么说

从实用性的角度来看

量子论要比相对论更深一层

我不这样认为

而且我提出的

相对论对于在地球上生存的人类来说

起着非常巨大的作用

爱因斯坦先生

请千万不要激动

事实上相对论

相对论是将人类从地球的束缚中

解脱出来的一个伟大理论

不过另一方面

我们也想请玻尔先生具体谈一谈

量子的神奇特性

好的

量子论的核心观点

就是微观物质具有波的特性

像电子这样的微观物质

既是粒子也是波

它们同时具有相互矛盾的双重性质

说到波

大家会想到海面的波浪

您说的这种波么

我所说的波和水波有着本质的差异

水波是无数水分子构成的集合

整体以波的形式进行运动

而电子则是每一个个体

都具有波的性质

也就是说

一个电子就能呈波浪形状运动吗

不对

那只是作为粒子的电子

连续不断进行的运动而已

单一的电子是波

具有波所具有的性质

咦

爱因斯坦先生

很积极的在为我们行说明

您不是说很讨厌量子论吗

我只是反对将电子看作波

事实上

最初提出电子是波的人

是路易·德布罗意

对他的观点我是很赞成的

另外将电子看作波

并且提出电子运动方式方程的

薛定谔的观点

我也是赞成的

是这样啊

但是我是无论如何

也无法想象

到底一个电子是波

是怎么一回事

所谓的波是一种现象

而并非一个物体

可是电子作为一种物质

又怎么会是波呢

没错 波并不是一种物质

例如声音发出的声波并不是

一种在空间中震荡的物质

而是由于空气密度的差异

而传导的一种现象但是

电子的波和这种波截然不同

我知道大家想象起来

一定非常困难

这是因为电子的波

和我们日常生活中的波完全不同

请大家把这种波想象为电子

嗯

微观世界的物质真是奇怪

那么我们能用显微镜

观察到这种波吗

不行

不管我们用性能多高的显微镜

也无法观察到微观物质的波

如果我们想要观察作为波的电子

电子的波就会消失

什么意思

难道电子的波害怕见人吗

爱因斯坦先生

这到底是怎么一回事

听起来像是在诡辩啊

听我说

你们刚才所说的内容

我可是一点儿都不认同

所以这个问题还是问玻尔先生吧

这种观点的确会给人这样的感觉

但是如果使用薛定谔提出的方程式

就可以对电子有关的所有

实验结果进行精确的预测

而且在运用到实际中

也没有任何问题

最终我们可以这样认为

电子的波只在不同对其

进行观测的时候才出现

对我们而言可以视同不存在

不对 我反对

我一直反复强调

不管我们看得见还是看不见

一个物质是否存在

是由其存在本身决定的

电子的波是绝对存在的

怎么能当他不存在呢

哎呀

到底谁说的是正确的啊

真是搞不懂

不过从我个人的角度出发

我更赞同爱因斯坦先生的观点

多谢支持

你还真是一只可爱的小猫

量子论的微观世界物质观

用我们的常识来解释

的确有些难以接受

例如非观测时间的电子

既在这里

又在那里

物质常常具有含糊的位置和速度

就连我们人类的未来

严格来讲并非只有一种

而是像掷骰子一样

存在一定的概率

等等可能大家都不相信

但是大自然的真面目

正是由于有了量子论才被完全揭开

不对不对

自然是井然有序的存在着的

是由精妙确实的东西决定的

难道人类在发现真理的时候

会像掷色子玩游戏那样

随心所欲吗

但是到现在为止

却没有任何一个现象或实验结果

能够完全否定量子论

我并非想要完全否定量子论

事实上量子论的确在

某种程度上正确的

表现出来自然现象

我们要做的是继续去

探索隐藏在大自然中的真理

将一切尽量明确化

我认为我在量子论中

描绘的不确定的自然

事实上才是大自然的终极面貌

在这一点上我的观点和

爱因斯坦先生无法达到一致

我很理解爱因斯坦先生的不满

玻尔先生有什么建议

告诉我们的读者呢

量子的世界与我们的常识

不同的一个不可以思议的世界

除了超乎常识之外

我还希望大家能够理解

为什么量子的世界会遵循如此

奇妙的规则

在创建量子论的过程中

我经历了反复的摸索

和失败的过程

也体验了持续的惊奇和兴奋

我希望大家也能

和我有同样的体会

这个嘛

你也不要太努力

有关量子论的学说

大部分人都是反复听了之后

还是不明白

确实是这样

菲利普费曼

曾经用很幽默的方式说

能够应用量子论的人不少

但是真正理解量子论的人

却一个也没有

听了您的话

我放心多了

让我们一起进入量子论的仙境

憧憬一下奇妙而

量子计算机世界吧

这个对话很有意思吧

我们不妨来看看量子这个词

最早诞生的情况

那是19世纪的最后一年

德国物理学家

马克斯普朗克

在对光进行研究时

发现了这一新的观点

他在柏林物理学会的

圣诞晚会上发表了

能量量子假说理论

早先 牛顿提出

光具有彩虹一样的7种颜色

因而认为光是

多种颜色的微小的颗粒

聚集在一起形成的

荷兰物理学家发现

两束光交汇时

光会相通而且继续传播

因而认为光是波

而普兰克提出

能量量子假说认为光的能量

具有整数值的特性

其后被证明了光

既是粒子也是波的

不可思议的双重性质

大家不要小看这个

同时具有的双重特性的含义

它揭示了电子等微观世界的

物质的位置和动量

是无法同时确定的属性

换句话说

微观世界的物质具有

不明确的位置或动量

量子论认为

物质和自然不是

仅处于单一的状态

而是有极大的不确定性

而这种不确定性才是自然的本质

这样的微观粒子被发现有很多特性

比如被破坏后的产生的

两个更小的粒子会产生自旋

你可以想象

它们就像陀螺一样旋转

向右自旋的几率是百分之五十

像左自旋的几率也是百分之五十

有意思的是

两个粒子的自旋方向一定是互逆的

特别是两个相互纠缠的粒子

不管彼此之间相距多远

都能够瞬时影响对方的状态

爱因斯坦对此不以为然

他曾说

难道月亮是在我们

看到的那个瞬间才存在吗

你没有去观测的时候

它就不存在吗

薛定谔也表示出极大的不满

他做了个思想实验就是

我们对话中那只猫

叫薛定谔的猫

实验是这样的

在一个铁盒里放入一只猫

翻入放射性物质和放射性检测装置

之后有百分之五十的概率放射性物质

将会衰变并释放出毒气杀死这只猫

同时有百分之五十的概率放射性物质

不会衰变而猫将活下来

假设人们无法从外部

观测铁盒里发生了什么

那么一个小时后

猫的命运究竟会是什么样的呢

准确的答案是

猫在铁箱中处于

原子核衰变导致的死亡状态

和没有发生原子核衰变导致的

安然无恙状态的重合状态

所以这只观测前的猫就是一只

半生不死的猫

哎 半生不死

这种非常识的观点

让薛定谔也觉得奇怪啊

他说看到了吧

不仅在微观世界有这种现象

宏观世界也有可能啊

那么有没有解释猫是

既生又死的方法呢

科学家也众说纷纭

其中一种新的世界观

正带领我们思考

那就是

多世界诠释

多世界诠释就这么认为

世界本身就存在无数种可能性

正视吧

猫活着的世界和

猫死了的世界

本身它们就是并行存在的

追溯多世界诠释的原点

是美国普林斯顿大学的研究生

艾弗雷特1957年提出的

平行宇宙论

有兴趣的同学可以去看看

他说可能还存在一个

有另一个我的宇宙

或者没有另一个我的宇宙

好吧 讲了这么多

你感觉怎么样

是更糊涂呢

还是很吃惊

这一节的讲解就是这样

相信你有点混乱

你的混乱

证明你有了新的世界观

恭喜你

好的

谢谢各位