關於量子理論中的疊加狀態的問題關於量子物理的疊加態

2021-03-07 00:10:34 字數 5028 閱讀 2081

1樓:翼の天堂鳥

先說說關於「是否存在乙個絕對客觀的外在世界」

在物理學上有一對命題(這裡的命題不是數學意義上的命題),分別是「我們的世界到底是怎樣的」和「我們觀測到的世界是怎樣」,在物理學的不斷發展過程中,物理學家們逐漸發現第乙個命題不是我們能解答的,或者更嚴謹地說,第乙個命題是沒有意義的,物理學的價值在於第二個命題。

這裡有必要介紹1個物理原理和1個科學原則

剃刀原理,如果2個說法能解釋同乙個現象,那麼應該傾向於相信假設比較少的那種說法(譬如說說法1「地球是方的,但我們觀測的時候只能觀測到它是圓的」和說法2「地球是圓的」,都能解釋乙個現象:我們看到的地球是圓的。但是說法1有2個假設,而說法2只有1個假設(注意「我們看到的地球是圓的」是「地球是圓的」的自然推論,所以說法2不需要增加任何假設就能解釋該現象),所以我們應該傾向於相信說法2)

不確定性原理,即測不准原理,最簡單的最通俗的說法是「電子不同時具有精確的動量與精確的位置」。其實這句話的原版是「我們不能同時觀測到電子的精確位置和精確動量」,說法1「電子同時具有精確動量和精確位置,只是我們不能同時觀測到電子的精確位置和精確動量」和說法2「電子不同時具有精確的動量與精確的位置」都解釋了乙個現象「我們不能同時觀測到電子的精確位置和精確動量」,根據剃刀原理,我們應該傾向於相信說法2,所以不確定性原理就變成現在這個說法了。

之所以說這個不確定性原理,是想說明現在的物理學家已經不再研究「我們的世界到底是怎樣的」,而是研究「我們觀測到的世界是怎樣」,物理學的基礎在於實驗,實驗中最基本的手段是觀測,我們只關心能觀測到什麼,而不關心本來是什麼(這個問題本身在物理學上沒有意義)

由不確定性原理和剃刀原理,再加上哥本哈根學派的正統解釋(觀測前按照嚴格的波函式「瀰漫」,觀測後(指粒子性觀測)坍縮為一點,當然哥本哈根學派還沒能很好的解釋坍縮過程,不過對於物理學而言,解釋現象和預言是重要的,儘管不能解釋坍縮過程,但哥本哈根學派的說法還是非常好地解釋了這個世界,或者說解釋了我們觀測到的世界)就有了「不存在乙個絕對客觀的世界」的說法(也就是說這些量子理論打破了決定論的同時也打破了實在性)

關於平行宇宙,曾經有過加強版的「薛丁格之貓」的實驗構想

個人認為哥本哈根學派的解釋還是比較具有實際的物理意義的

不過退相干(嚴謹地說是歷史退相干)貌似在理論上更容易受接受

ps:個人認為平行宇宙有點「勞師動眾」,而且根據剃刀原理,這個平行宇宙論和歷史退相干都有點……不過還好,剃刀原理只是叫人傾向於更相信哪個而已,不是說絕對就是這樣o(∩_∩)o... 你有權去選擇不相信剃刀原理……

lz要是對量子理論感興趣的話,學術性的請買本權威的教材(如果是初等的,可以選擇《費曼物理學講義》(貌似是第三卷),高等的去看量子力學課程——四大力學之一哦,做好心理準備),科普的可以買本《上帝擲骰子嗎?——量子物理史話》(好像是曹天元寫的,不過不是專業教材的,對搞研究意義不大)

再補充2點:在微觀意義上能量是不守恆的,除了粒子的位置與動量被不確定性原理限制之外,時間的間隔和能量的變化量也是被不確定性原理限制的,也就是說當時間間隔足夠小的一段時間內,能量可以有(不對,根據不確定性原理,更嚴格地說應該是必須有)極大的起伏;當然這樣短的時間一瞬即逝,我們在巨集觀上觀測也就沒有違反能量守恆定律了。

3l說法有點不妥,是允許「一直盯著看的」(只是不能同時看清動量+位置)

在你看之前,粒子處於波函式疊加態,當你看到的時候(也就是觀測的時候),粒子就變成乙個粒子(汗,別人還以為我是瘋子!粒子就是乙個粒子!)這是波函式的坍縮,也就是哥本哈根學派的通俗解釋。

請注意,衰變不衰變與你是否觀測著是沒有關係的(你不觀測,別人就按波函式走,波函式裡邊就可以包括衰變的資訊,而你觀測了,它就給你看乙個實際的具體的衰變過程而已,它要衰變,你觀測也攔不住……這裡不是說這個粒子行為與觀測行為無關,因為你觀測的時候它還是要坍縮成乙個狀態的,仍然沒有違反「不存在乙個絕對客觀的外在世界」)

2樓:匿名使用者

根據量子物理學目前普遍的共識,是不存在乙個所謂絕對客觀的事實的。

因為脫離了觀測的角度和方式,討論乙個所謂的客觀的沒有意義的。

回答你最後的那個問題。你盯著乙個原子看的問題,其實就是著名的「薛丁格的貓」的問題。這同樣有很多派別的解釋。

根據哥本哈根解釋,就是目前比較正統的量子物理學的解釋,在你沒有觀測之前,原子是疊加的;在你觀測之後,原子的波函式發生坍縮,它會呈現出某種穩定的狀態。

根據平行宇宙的解釋,所有可能的態是共存的,看到原子衰變和不衰變的你,分別在2個不干涉的世界裡。

當然還有很多解釋,比如退相干等等,有興趣可以拜讀一下相關書籍。

3樓:

在量子力學裡,是不存在「一直盯著看」這一說的。這是量子力學的測不准原理,或者說不確定性關係所禁止的。

並不是所有的物理量都可以同時測量。比如,你「一直盯著看」相當與知道了各個時間點原子的狀態,而很多物理量和時間是不能同時測量的。

4樓:匿名使用者

首先,量子論中的疊加性是乙個假象。

第二,愛因斯坦終生都沒有接受量子論中的疊加現象,不相信上帝擲骰子。

第三,如果我們只關心觀察到的世界,而不去研究真實的世界,物理就會走向唯心主義的陣營。

關於量子物理的疊加態

5樓:匿名使用者

我認為,量子得出的結果有統計的特性

什麼叫統計?

例如說xx班數學考試優秀的有5%;良好的有10%;及格的有80%;不及格的有5%。

現在我們知道小明是xx班的學生,除此之外我們對小明一無所知。那麼小明的數學考試成績確定了嗎?

小明的成績肯定是個客觀確定的值,只是我們的已知條件太少無法確切知道罷了。如果我們的已知條件就只有這麼多,小明跟xx班上的其他同學某些方面可以說是全同的(由同乙個老師教,學這個內容學了同樣的時間),那麼在我們看來,小明有5%的可能優秀,10%機會良好,80%概率只混了及格,5%掛科了。這跟小明確切知道自己的成績不矛盾,因為他了解的情況比我們多。

我們說某某籃球運動員的罰球命中率是82%,那麼他下一次罰球是進還是不進?如果我們只知道這些的話,我們只能**他下一次罰球是82%的進和18%不進的疊加態。因為我們沒有足夠的已知條件,只能把他的每次投球看做全同的(實際上每次投球的身體狀態都可能不同,至少時間不同,因為同一時刻不可能投兩次球)。

微觀物質也一樣,我們沒法**物質之間的差別(我想它們之間有差別,不然我們怎麼區分乙個原子和另乙個原子呢?至少兩原子所處的空間有差別!),只能把他們看做全同的,用統計的方法**他們的行為。

6樓:匿名使用者

首先我想說的是量子糾纏性或疊加性(本質上糾纏態是疊加態的一種,即無法寫成張量乘積形式的疊加態)是量子力學領域特有的現象,你不要總是把量子世界的模型拿來與現實的經典的例子作比較,那樣得出的結論通常是不準確的。

具體說你上面的問題,薛丁格貓態就是乙個疊加態,為什麼麼說觀察會影響它,這要先知道什麼是「觀察」,在量子糾纏領域我們通常說的觀察基本上都是指的「測量(measurement)」,而測量是說白了就是對你要觀察的量子位元執行特定的操作,而這個過程就已經會對你觀察的態起作用使它有所反映了(也就是坍縮到多型疊加中的某乙個特定的態)。舉個不太恰當的例子說明這一點:我們都知道海森堡測不准原理,就是微觀粒子的速度和位置不可能同時精確地到,這是為什麼呢?

那好,現在我們又乙個自由原子,我們要觀察它的位置,怎麼觀察?我們首先要看到它,既然要看到,就要有光照在它上面然後反射到人的眼睛了,而光線照在原子上,恰恰會對它的位置和動量都造成很大的改變。

而你所說的月亮的狀態不會因為我們的觀察而改變,也是正確的,首先這是巨集觀尺度,雖然整個巨集觀微觀世界都遵循量子力學規律,但是巨集觀上基本上還是按照已知的經典力學特性而不會出現微觀世界特有的現象;其次太陽光照在月亮上是純粹的客觀事件,我們去抬頭看只是客觀接受,它當然吧會因為我們的觀察而改變狀態。

這些是我的見解,也說不太清楚,還請大俠們多多指教,大家共同進步~~

7樓:匿名使用者

樓上分析的很精彩!

定態與疊加態的關係沒有比這更形象了!

8樓:匿名使用者

量子力學的乙個重要假設就是測量能夠使波函式塌縮,但測量的本質至今也沒有公認的解釋。測量對態到底有什麼影響?多少天才皓首窮經,至今也沒有給出答案。

如果你在學習量子力學,那麼請你接受這個假設;如果你在思考這個問題,那麼大膽假設小心求證吧,沒人能夠給你答案。

關於量子疊加態的不解

9樓:匿名使用者

量子包括微觀粒子都有波粒二象性,這是量子力學的基本假定,不然量子力回學也就不成立

答了。你把電子想象成乙個波,就容易理解疊加態了。薛丁格貓處於2個概率波的疊加態。

薛丁格把貓的死和活2個不確定的狀態量子化來考慮,抽象成了概率量子,也就是概率波。波的疊加更容易理解吧。

你是對量子的波粒二象**到無法理解。嚴格來說,是無法理解粒子為什麼會有波的性質。如果你理解了這個,那麼疊加態也就容易理解了。

有很多實驗是不能用電子的粒子性來說明的。例如楊氏雙縫干涉試驗中,把光源換成電子束,仍然會出現干涉條紋。又比如電子的隧穿現象,是電子在遇到乙個勢壘高度高於電子能量的勢壘時,仍然有機率越過勢壘的現象。

這個實驗是無法用電子的粒子性來解釋的,只能用波動性來解釋。這就說明電子是有波動性的。

10樓:人生的本徵值

第一,不用管薛來定諤的那自只小貓,那個對你學或理解量子力學沒有幫助。

第二,你的意思我勉強懂了。你是說粒子總該在某時刻存在於某位置,只是我們不知道而已。但問題就出來了,你說粒子存在與於某位置,但我們無論什麼方法也不可能知道這個位置,那麼這個位置還存在麼?

或者說我們還要認為這個位置存在麼?我們認為這個位置存在對解釋這個世界有什麼幫助?

比如,我說上帝存在,只是無法證明而已。但物理上,我們不考慮上帝是否存在這個問題,因為它沒有意義。(這裡面包含了一條很重要的物理思想,你自己體會體會)

第三,任何一種好的理論(注意,我沒說正確的理論),都必須1.解釋一部分的已知現象2.正確預言部分未知試驗。

當然,這裡「部分」越大,該理論適用範圍也越廣。只看你的理解,是沒什麼錯的,但用你的理解無法解釋其它問題(楊氏雙縫干涉試驗,電子的隧穿現象)。

第四,如果你還是無法理解,可以看看這兩個實驗或現象(楊氏雙縫干涉試驗,電子的隧穿現象),你就會發現,你的理解根本無法解釋這些現象。至於如何正確理解,你得自己悟,物理,就是要悟的。

最後,不用管薛丁格的那只小貓。

關於量子疊加態的不解,一直不解量子裡的疊加態,怎麼可能乙個粒子既在這

量子包括微觀粒子都有波粒二象性,這是量子力學的基本假定,不然量子力回學也就不成立 答了。你把電子想象成乙個波,就容易理解疊加態了。薛丁格貓處於2個概率波的疊加態。薛丁格把貓的死和活2個不確定的狀態量子化來考慮,抽象成了概率量子,也就是概率波。波的疊加更容易理解吧。你是對量子的波粒二象 到無法理解。嚴...

蒲朗克的量子理論和波爾的量子化理論有什麼區別

蒲朗克的量子理論主要內容是能量量子化,和玻爾的量子化理論內容主要是角動量量子化。兩個理論都屬於量子理論的基礎,但是討論的物件不一樣。蒲朗克最大貢獻是在1900年提出了能量量子化,其主要內容 黑體是由以不同頻率作簡諧振動的振子組成的,其中電磁波的吸收和發射不是連續的,而是以一種最小的能量單位 h 為最...

關於光子的量子化到底是什麼意思,光量子理論是什麼意思

物理學家 普bai朗克 發現,能量的傳du遞不是連zhi續的,而是以dao乙個乙個的能量單 位傳回遞的。這種最小能量單位被答稱作能量子 簡稱量子 愛因斯坦根據光電效應推斷,光能也不是連續的。對光的量子化就是認為光是以乙個乙個微小單位的形式存在和傳播的。被稱為光量子 簡稱光子 單個光子攜帶的能量和光頻...