量子力学▲将电子放大到篮球大小,看看什么叫不可思议!


量子力学▲将电子放大到篮球大小,看看什么叫不可思议!
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没有人能真正理解量子力学 。
——费曼
这并不是一句玩笑话 , 因为量子力学所揭示的微观世界的种种景象 , 完全背离了任何人在宏观世界中形成的逻辑体系 。 而根据哥本哈根诠释 , 只有在我们使用量子力学的理论框架去计算一些具体结果 , 而并不对理论背后所隐藏的实在本质进行深挖时 , 才能认为自己仅仅只是学会了运用它 。
电子这样的轻子作为基本粒子 , 在量子场论中被抽象为一个0维的点粒子 , 实际上它肯定是有大小的 。 假设通过某种粒子放大器 , 将某个电子放大到篮球大小 , 电子的诡异性质将会极其鲜明地与真实篮球形成对比 。 具体会发生哪些诡异的现象?
真实的篮球 , 面对着磨损严重的一面 , 你将它转动一圈 , 会发现磨损的一面又回到了原来的位置 , 篮球的样子和转动之前是完全一样的 。 但是对于放大的电子篮球 , 你对着磨损的一面 , 将它转动一圈之后 , 不可思议的事情发生了:磨损的一面竟然跑到了你的对面 , 你必须再将它转动一整圈 , 磨损的一面才会重新回到你的面前 。 这种性质对应着电子1/2的自旋 。
真实的篮球 , 你用一把锋利的刀去切它 , 它肯定会被一分为二 。 但是电子篮球 , 你无论用刀从哪个角度去切它 , 你会发现你的刀刃在接触到电子篮球表面的一刹那 , 同时有无数把刀从所有的角度上对它进行切割 , 接着你拿开刀换一个角度去切 , 还是出现同样的诡异现象 , 最终这无数把刀的作用将完全相互抵消 , 造成你使再大的劲儿也无法切开它 。 这对应着电子不具有组成结构 。
真实的篮球 , 总是可以静止在某个地方 , 但电子篮球永远无法安安静静地呆在一个确定的地方 , 它总是不知疲倦地疯狂跳动着 。 当你闭上眼睛时 , 它就消失了 , 但当你睁大眼睛想看到它时 , 它又会奇迹般地出现在一个随机的地方 。 这种现象来源于不确定性原理与测量时发生的波函数坍缩 。
真实的篮球运动轨迹一定是确定的 , 从你的出手到它进框 , 会形成一道连续、平滑的抛物线 。 但是电子篮球在你出手的那一刻 , 就开始同时沿着所有可能的路径飞向篮筐 , 例如它会在空中绕180个大圈子再进框 , 同时也会先飞到天狼星然后再飞回来进框!这种诡异现象来源于电子波动性的路径积分解释 。
【量子力学▲将电子放大到篮球大小,看看什么叫不可思议!】
真实的篮球 , 当你用手电筒照射它时 , 它可以同时吸收大量的光子 。 但你在照射电子篮球时 , 你会发现那么大一个篮球 , 竟然在同一时间只能吸收一个光子 , 并且它从某一固定角度吸收光子的过程看起来像是从任意其它角度的吸收 。 这个现象来源于光电效应 。
真实的篮球 , 你将它斜着扔到地面上 , 它会以与地面相同的夹角弹出去 。 但是电子篮球则不一样 , 它弹出去的夹角则完全是随机的 , 甚至于它会沿着原轨道再次飞回你的手中 。
电子这样的微观粒子 , 奇妙的性质太多太多了 , 在这种强烈的对比之下 , 相信你已经深深地爱上了量子力学 , 但遗憾的是 , 量子力学并不能从最深层次的角度上为我们揭示这些奇妙现象的来源 , 它仍然是一个发展中的理论 , 在未来 , 相信一定会出现一个针对于量子力学的逻辑框架 , 来诠释这所有的一切!


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