曹则贤量子力学 曹则贤演讲

我12岁,对量子力学、广义相对论感兴趣,可以为我指一条明路吗?

12岁,刚刚小学毕业的年龄,这个年纪对大自然充满了好奇心,这是好事!

相对论和量子力学是现代物理学大厦的两大基石,虽然这两大理论都非常有悖于我们的日常认知和感受,但越来越多的证据都表明相对论和量子力学确实符合大自然规律!

想要从根本上了解相对论和量子力学,12岁的年纪很难做到,因为这两大理论都牵扯到某些高等数学。但可以通俗地去理解!

说明一点,通俗就必然意味着缺乏某些严谨性,这是不可避免的,但这并不影响对相对论和量子力学的理解!

简单讲,相对论的核心思想是相对时空观,也就是说时间和空间都是相对的,严格来讲,每个人经历的时间流逝速度都是不一样的。

比如说,你经历的一秒,在我眼里可能就不是一秒。只不过这种差异实在太小了,我们根本感觉不到,差异本身也不会对我们生活有任何影响!

量子力学的核心思想是不确定性,一切只能用概率去描述!

量子力学的不确定性与我们生活中所说的“不确定”有着本质区别!

举个例子,你随便扔一块石头,石头的落点是不确定的,但如果你能准确计算出石头的飞行速度,飞行是的摩擦力,给石头施加的力的大小和方向,甚至的温度湿度等条件,你就能确定石头的落点!

而在量子世界,无论如何你都无法确定一个粒子的位置和速度,这种不确定性是量子世界的内在秉性,是一种本质属性!并不是因为人类测量技术达不到造成的!

关于相对论和量子力学的前世今生,可以点击我头像,查看我的专栏,里面有非常详细通俗的介绍!

如何通俗的理解量子力学?

我想,按“量→子→力学”思路,来回答本题,力求:①通俗易懂:顾名思义,只说人话。②言简意赅:尊重智商,不说废话。③系统扼要:讲清要点,不留遗憾。④深入浅出:深刻理解,正本清源。

声明:量子力学是西方玩意,交代英文术语是便于考证,日后阅读相关文献。初中生不懂没关系,不影响“满意度”理解。

一,量子之量的本质

这里的“量”,指数量(quantity)、计量。quantity的词干quant =count,是计数(数个数)、统计(样本个数)。例如:从一数到十:count from one to ten。

因此,量子力学的量,本质上是自然数,即自然界的数:1,2,3...n。“n”是“natural numbers”。毕达哥拉斯的警句:数是自然界最本质的理念。

二,量子名称的由来

这里的“量子”(quantum),顾名思义,指统计“事物之量”的单子(monad),准确的说,是物理量的最小单元(unit)。

英文后缀“um”或“on”,泛指“1”个东西。记住量子的标准术语是“quantum”。这些都是量子:

玻色子boson,与“力/波/场”相关,诸如:光子photon、引力子graviton、介子meson、上帝粒子God particle, higgs(boson)。

费米子fermion,与“粒子/有形物质”相关,诸如:中微子neutrino (on→no,好拼读)、电子electron、核子nucleon、质子proton、中子neutron。

三,量子的宏观线索

中国人自古就直觉了量子,“子”就是线索:老子、孩子、儿子、男子、女子,小子、厨子、学子、傻子、呆子、浪子、痞子、瘸子、瞎子、聋子...,兔子、虫子、虎子、狮子、豹子、崽子、狗崽子...,孢子、粒子、种子、豆子、谷子、茄子、瓜子、榛子、梨子、桃子、李子、栗子...,锤子、凿子、斧子、刀子、袋子、盒子、柜子、轮子、领子、袖子、裤子、鞋子、靴子、车子、房子、票子、位子、本子、里子、面子、根子、脑子...,

无定形连续性物质,呈现“子”的线索:石子、沙子、竹子...,水珠子、露子珠、油珠子、泪珠子、汗珠子...

行为、动作或事件,呈现“子”的线索:一下子:打一下子、摸一下子、亲一下子、看一下子、玩一下子、尝一下子、试一下子...,一阵子:闹一阵子、跳一阵子、唱一阵子、说一阵子...,举例子、赶场子、耍性子、兜圈子、来点子、吃响子、听曲子、哼调子...,

总之都是:一个个的、一颗颗的、一粒粒的、一滴滴的、一点点的、一条条的、一束束的、一带带的、一波波的、一簇簇的、一团团的、一圈圈的、一次次的、一轮轮的、一回回的..

四,量子的微观性质

(一)独立自由,或像颗粒,或像波带

自然界的一切事物,虽然看起来,混淆朦胧、铁板一块、空空如也,但在微观上,都是由一个个的独立自由的单子构成。有的量子像一个卷积的“粒子”,可以是费米子。有的像一条波浪形的“带子”,可以是玻色子。

(二)螺线运动,急速漂移,有波粒二象性

典型的量子,如光子、引力子、中微子、电子电荷,其螺线运动,急速漂移。在一个量子运动轨迹上的两个点位之间,其时间极其短暂,仪器“视觉暂留”或“幻觉”,拍摄的该量子同时出现在两个地方,多点位形成“波”,这就是量子运动的“波粒二象性”。由此可以解释:光的偏射,光的衍射,双缝干涉实验。

(三)急速漂移,量子状态无法测定

由于仪器发射的电磁波量子,对被测电磁波量子有严重的干扰,加上量子的急速漂移,因此有量子的“海森堡测不准原理”,即量子的动量与位移,无法同时测定。

(四)量子的空间轨迹,正态大数分布。

虽然测不准一个量子的瞬间状态(函数),但是就时间的累积(效应)而言,我们可以知道它在空间的概率分布,总是正态分布,符合伯努利大数法则。这就是量子或物质波的“波函数分析法”,或“薛定谔方程”的基本含义。

(五)量子是振子,内秉角动能。

所有量子,例如电子,有天生的自旋或振动,有“自旋角动量”,用h/2π作为1个自旋角动量,简称自旋数,h是普朗克常数6.63×10^-34Js。

所有费米子,即“偏粒”量子,自旋数是“½”的倍数:1/2,3/2。所有玻色子,即“偏波”量子,自旋数是“1”的倍数:0,1,2,3,4。其中的0,有待深究。我认为,电子自旋伴随向心力,可能是万有引力的一个来源。

(六)量子纠缠,来自螺线交叉。

下图,是某科学家想象的量子纠缠图片。

量子有轨道角动量,来自螺线运动。螺线可能伸展很远,两个反向螺旋的螺线会交叉,这恐怕是量子纠缠的根源,也可以解释“泡利不相容原理”。同频量子之间的纠缠,比较凸显,也许是量子密钥的玄机。轨道角动量,也有向心力性质,可能是引力波与电磁波的主要来源。

(七)量子互斥,来自量子领域专属权

一个量子,有自己的轨道运动空间,这是它自我存在的理由,如果外界量子可以随意进入它的领域,它便失去自我存在形式。

因此,任意两个量子,可以在各自的螺线外围,交叉纠缠,相互吸引:或万有引力、或弱作用力、或电磁引力、或强作用力。但是,在各自轨道界内,不容侵犯,不得越雷池半步,这就是所谓的万有斥力。

电子与电子,无论正负或互反,皆不能轻易紧贴。电子与质子,如氢原子结构,二者之间有互引互斥的守衡运动。分子之间,有范德瓦尔斯力,也是“近臭远香”:靠近的就排斥,离远了,相互拉拢。但离得太远,就分道扬镳。

(八)关于“超距效应”的解释

我认为:螺线相速度,可以证否超距作用。

①不管是引力波的速度,还是量子纠缠的速度,都涉及螺旋线速度,即电磁波的相速度,是光速的几百几千几万几十万倍,但绝不是无限倍,因为螺线运动有向心力,而显万有引力,即超距作用不存在。

②直觉告诉我,螺线不是像“阿基米德螺线”无穷大发散,自然常数“e螺线”,逼近一个常数2.718......,符合引力常数之逻辑。

③引力波与电磁波的策动源,是同一个振子——“电核系综”(e-n ensemble),即电子与核子两个子系统的综合系统。若干电核系综的叠加,构成一个天体的万有引力。

④一个电核系综,就是一个基元性的电磁震荡器。其中的核外电子,按常规线速度,如2.2×10^6m/s,发射电磁波的相速度,所伴随的向心力,是万有引力。特定的电磁震荡器,电子被加速,伴随更高相速度/向心力,则表现出电磁力。

量子力学为何,接近神?

量子力学是对当今物理学基础理论错误的修补,同性电荷相斥异性电荷相吸是错误的。

两根平行相邻导线,通同向电流相吸,通逆向电流相斥,证明负电荷同向运动相吸,逆向运动相斥。

电子在线圈中做绕圈运动形成磁场,电子在物体中做绕圈运动形成磁场,绕圈运动方向决定磁场的磁极性质。

真空不空存在“以太汤”,两个相邻的、逆向或同向的电荷在“以太汤”中运动,就像大海中两艘靠近并排的航道中行驶一样,同向航行相吸,逆向航行相斥。

地球内部带有大量的负电荷,在地球公转或自转时,这些负电荷在“以太汤”中同向运动,产生吸引力,所以万有引力来源于物体的运动,万有引力属于磁力。

宇宙中只存在一种基本力,核力也是电荷在“以太汤”中运动产生的吸力或斥力,同样属于磁力。

道生一:道是宇宙黑洞,气聚为物物散为气,黑洞分解了物质,形成“以太汤”。“以太汤”在宇宙中的分布不均匀,造成“以太汤”流动,物质跟随“以太汤”运动,由于惯性的原因,产生速度差,形成宇宙磁力场。

一生二:磁力场有两极,磁性同极相斥,不同极相相吸。负电荷同向运动形成万有引力,负电荷逆向运动形成斥力,让星系能够扩张形成宇宙膨胀力。

二生三:宇宙除了万有引力和宇宙膨胀力外,还有一个公自转偏向力。天体在“以太汤”流体中公转和自转,会形成一个类似香蕉球的偏向力,这个公自偏向力,我把它命名为“太上神力”,也属于磁力。

量子力学推翻决定论了吗?

答:如果你完全相信正统量子力学诠释的话,量子力学确实推翻了决定论;但是量子力学诠释本身还处于争议当中,所以,目前下结论还为时过早。


玻尔建立的哥本哈哥学派,已经成为量子力学的正统解释,不做特别说明的时候,我们所说的“量子力学”,就是哥本哈哥诠释的量子力学。

哥本哈根诠释把不确定性原理,作为量子力学的基本假设,而且已经得到无数实验的证实,在前面100年的时间里,量子力学正统解释,给人类文明来带全新的技术革命。

所以,量子力学的成功是举世瞩目的。


我们很难相信量子力学是错的,只要你接受不确定性原理,那么量子力学的确推翻了决定论,因为你连单个粒子的行为细节都预测不了,何来谈论微观粒子组成的宏观决定论。

我们坚信人生是有意义的,所以决定论的观点让人很难受,但是物理定律都具有“决定性”,这让二十世纪以前的科学家疑惑不已。

但是量子力学给我们提供了一个解决方案,物理定律从概率上预言粒子行为,但是具体细节隐藏在大自然当中,从而在决定论和非决定论之间,取了个折中的结果。

这不失为一个完美的解释,至少我很崇敬“不确定性”这条基本原理。


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为什么爱因斯坦最初那么支持量子力学,最后却反对量子力学了呢?

爱因斯坦对于量子力学的态度一直没有变,只是爱因斯坦认为量子力学发展到后期几乎变成的玄学,他认为波尔、海登堡等人提出的哥本哈根式量子力学释义是不完备的,只是接近真理而已,还不是真理。

爱因斯坦虽然是量子力学的创始人之一,但其实爱因斯坦等人对于量子力学的认识仍旧局限于经典的物理学。爱因斯坦提出了光电效应,他认为光的能量是一份一份的,每份能量的大小和波长有关,自此产生了光量子概念,爱因斯坦因此获得诺贝尔奖并成为量子力学的创始人。初始的量子力学仅仅限于对于某些物理量的量子化,即微观世界,很多物理量不再是连续的,而是有固定取值可以量化的。比如能量、轨道、磁距等等。

虽然量子化的微观世界和宏观世界不太一样,但基本还可以理解和接受。而自从薛定谔提出薛定谔方程,并被哥本哈根派科学家释义为概率波之后,量子力学变得“玄学”了起来:量子不在像宏观世界那样有固定的轨迹,量子的运动变得随机和不确定,我们仅仅能够用概率函数来统计它们在各处出现的规律,甚至海森堡直接提出来我们不能够同时确定一个量子的两个共轭物理量,这些让量子世界充满了不可预测、不可计算性,就像上帝在掷骰子决定世界运行一样。

爱因斯坦显然不太喜欢这样的量子理论,因此他认为现有的量子理论是不完善的。只是接近了量子运动的真实状况而已,一定还有更为准确的量子理论隐藏在背后,只是我们没有发现而已。为此爱因斯坦提出了EPR佯谬,他的盟友薛定谔提出来薛定谔的猫,以此来证明量子力学存在固有矛盾,还有瑕疵。只不过后来EPR佯谬被发展成为量子纠缠,爱因斯坦和薛定谔的质疑都被证明并不成立。

为什么量子力学会有不确定性的呢?你怎么看?

不是量子决定的,由别的事物来干扰

量子力学是否证明了

无论是量子力学,还是将来岀现更尖端的科学手段,如果真的揭示了人生的全过程,最终结果也是无法改变的。在这一领域,唯物主义与唯心主义己经争论了几千年。唯物主义者认为,这一切都是自然生成的,是客观存在的。而唯心主义者则认为,无法解释的,就是神的力量所致。但不论唯物主义.还是唯心主义,对一些现象都拿不出证明自己观点的去说服另一方。不过从发展角度看,唯物主义派的"客观论"正逐步占领上风。因为在实践中,很多被唯心派奉为神意的事物已经被人们运用先进的科学手段揭示。而"上帝的旨意"等唯心派学说,则起源于人类进入奴隶社会时期,少数人为不断强化自己的权力,攻固其统制地位,便把一切人们无法解释的现象归为神的旨意。其实,这一切均是自然生成.客观存在的,随着科学的不断发展,这层面1纱正逐步被一点一点的揭开。人与自然界都是同样的,因为人也是自然界中一分子。比方说:人的平均寿命是80岁,这是平均.是共性,而有的人几岁十几岁就腰折了则是个性,一片树木称林,一棵则称树。树木也有存活上千年的,而有的几年就死了。宇宙间,一切都是客观存在的,是不以人的意志为转移的。

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