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量子物理

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[[File:1387123057781ohfak.jpg|缩略图|350px|[https://image.so.com/view?q=%E9%87%8F%E5%AD%90%E7%89%A9%E7%90%86&src=tab_www&correct=%E9%87%8F%E5%AD%90%E7%89%A9%E7%90%86&ancestor=list&cmsid=901ea3ebaa51a6d453742a0b5d7621e8&cmran=0&cmras=1&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=f2634e9f64db353582b07e524295c9c6&currsn=0&ps=91&pc=91 原图链接][https://image.so.com/view?q=%E9%87%8F%E5%AD%90%E7%89%A9%E7%90%86&src=tab_www&correct=%E9%87%8F%E5%AD%90%E7%89%A9%E7%90%86&ancestor=list&cmsid=901ea3ebaa51a6d453742a0b5d7621e8&cmran=0&cmras=1&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=f2634e9f64db353582b07e524295c9c6&currsn=0&ps=91&pc=91 图片来源于超星慕课网]]]
1923年[[路易·德布罗意]](Louis de Broglie)在他的 [[ 博士 ]] 论文中提出光的粒子行为与粒子的波动行为应该是对应存在的。他将粒子的波长和动量联系起来:动量越大,波长越短。这是一个引人入胜的想法,但没有人知道粒子的波动性意味着什么,也不知道它与原子结构有何联系。然而德布罗意的假设是一个重要的前奏,很多事情就要发生了。
1924年夏天,出现了又一个前凑。[[萨地扬德拉·N·玻色]](Satyendra N. Bose)提出了一种全新的方法来解释[[普朗克辐射定律]]。他把光看作一种无(静)质量的粒子(现称为光子)组成的气体,这种气体不遵循经典的[[玻耳兹曼]]统计规律,而遵循一种建立在粒子不可区分的性质(即全同性)上的一种新的统计理论。
[[爱因斯坦]]立即将玻色的推理应用于实际的有质量的气体从而得到一种描述气体中粒子数关于能量的分布规律,即著名的玻色-爱因斯坦分布 [3] 。然而,在通常情况下新老理论将预测到原子气体相同的行为。爱因斯坦在这方面再无兴趣,因此这些结果也被搁置了10多年。然而,它的关键思想——粒子的全同性,是极其重要的。突然,一系列事件纷至沓来,最后导致一场科学革命。从1925年元月到1928年元月:
[[沃尔夫刚·泡利]](Wolfgang Pauli)提出了[[不相容原理]],为[[周期表]]奠定了理论基础。
Abraham Pais以轶事的方式记录了这场以狂热的节奏发生的革命。
1925年,[[Samuel Goudsmit]]和[[George Uhlenbeck]]就提出了[[电子]]自旋的概念,[[玻尔]]对此深表怀疑。10月玻尔乘火车前往[[荷兰]]的莱顿参加[[亨德里克·A·洛伦兹]](Hendrik A. Lorentz)的50岁生日庆典,[[泡利]]在 [[ 德国 ]] 的汉堡碰到 [[ 玻尔 ]] 并探询玻尔对电子自旋可能性的看法; 玻尔用他那著名的低调评价的语言回答说,自旋这一提议是“非常,非常有趣的”。
后来,[[爱因斯坦]]和[[Paul Ehrenfest]]在莱顿碰到了玻尔并讨论了自旋。玻尔说明了自己的反对意见,但是 [[ 爱因斯坦 ]] 展示了自旋的一种方式并使玻尔成为自旋的支持者。在玻尔的返程中,遇到了更多的讨论者。当火车经过[[德国]]的哥挺根时,[[海森堡]]和 [[ 约当 ]] 接站并询问他的意见, [[ 泡利 ]] 也特意从汉堡格赶到 [[ ]] 接站。玻尔告诉他们自旋的发现是一重大进步。
=='''量子力学要点'''==
这一观念仅对全同粒子适用,因为不同粒子交换后波函数显然不同。因此仅当粒子体系是全同粒子时才显示出玻色子或费米子的行为。同样的粒子是绝对相同的,这是量子力学最神秘的侧面之一,量子场论的成就将对此作出解释。
=='''四个最酷知识点'''==
[[File:T018639b98e4b9ba7b4.jpg|缩略图|350px|[https://image.so.com/view?q=%E9%87%8F%E5%AD%90%E7%89%A9%E7%90%86&src=tab_www&correct=%E9%87%8F%E5%AD%90%E7%89%A9%E7%90%86&ancestor=list&cmsid=3da3c2f3896c6d2b960c9f4c69fa8953&cmran=0&cmras=1&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=6046c7cf4b748d5bc280a0106caaae1a&currsn=0&ps=92&pc=92 原图链接][https://weibo.com/p/1001603873226161003429 图片来源于新浪微博网]]]
1.量子的概念
=='''二次革命'''==量子这个称呼好像让很多人完全糊涂了。在物理学中,它实际上指的就是某个事物可以分割的最小尺寸,即在这个尺寸以下不可再分割。比如我们熟知的光可以分成一份一份的光量子,光量子不可再分割。这有些违反人的直觉,光竟然不是连续的。这也解释了许多经典物理学无法解释的问题。 2.量子物理学的基本思想 量子力学中的所有[[File:T018639b98e4b9ba7b4物理]]属性都可以有许多固定值,但从不介于两者之间。比如原子的核外电子,在吸收或释放能量时,会从一个轨道瞬间跃迁到另外一个轨道,而从来不会出现在任何两个相邻轨道之间出现。此外,各位看官如果有兴趣还可以搜索「紫外灾难」,看看量子力学如何解决经典物理学引发的悖论。 3.双缝实验 将一个光源放在有两个狭缝的遮板前面,遮板后面再放一个白板。如果观察光通过的两个狭缝中的哪一个,它就会表现的像一个粒子,白板上只有两条狭缝的光斑;如果你不观察它穿过那条狭缝,它又会表现的像一个波浪,光子会同时穿过两个狭缝并在白板上留下一串干涉光斑;但是如果你等待它穿过狭缝然后再观察,将会迫使光子穿越回过去然后随机选择一个狭缝穿过来。观察可以影响实验结果,未来可以影响过去,这也是量子力学反直觉的例子之一。 4.jpg|缩略图|350px|量子纠缠 当电子和正电子相遇时会湮灭并产生两个[[光子]],这两个光子会出现叫做[[量子纠缠]]的奇怪现象,两者总是相互影响。在观察它们之前,你永远不可能事先知道两个光子的旋转方向。在你观察之前,他们都是同时具有两个旋转方向。令人惊讶的是,如果你观察其中一个,另一个将立即选择相反的旋转方向,永远不会出错。而且,这个过程似乎不需要消耗时间。<ref>[https://imagebaijiahao.sobaidu.com/views?qid=%E9%87%8F%E5%AD%90%E7%89%A9%E7%90%861611966960175148776&srcwfr=tab_wwwspider&correctfor=%E9%87%8F%E5%AD%90%E7%89%A9%E7%90%86&ancestorpc 关于量子物理学,你需要了解的 4 个最酷的知识点],百度网,2018-09-19</ref> =list&cmsid=3da3c2f3896c6d2b960c9f4c69fa8953&cmran'''第二次量子革命'''=0&cmras=1&cn=0&gn=0&kn=50&fsn量子计算机=130&adstar=0&clw=246#id=6046c7cf4b748d5bc280a0106caaae1a&currsn=0&ps=92&pc=92   原图链接电脑的性能取决于[[集成电路]]芯片的数量。[[英特尔]]的合伙创始人[[戈登·摩尔]]在1965年提出了[[摩尔定律]],预测集成电路上可容纳的[https://weibo.com/p/1001603873226161003429 [晶体管]]数目大约每18个月便会翻倍。  图片来源 这种增长是指数级的,让人难以想象,因为我们的头脑更习惯 新浪微博网进行[[线性计算]]。为了更形象地说明这一点,我们只要知道,现在随便一个人口袋里手机的性能,都比美国国家航空航天局第一次发送人类登月时用的计算机的性能强好多就行了。 但是依据[[摩尔定律]],这种增长有一个界限:当[[晶体管]]小到原子大小,就不再适用了。到那时,量子力学中那些最奇特的法则就会生效,比如电子会因为“隧穿”跑到电线之外,那短路就是必然的结果。这便是量子计算机投入使用的时刻了。 在传统[[计算机]]中,信息的最小单位是[[比特]],也就是[[二进制]],用“0”和“1”表示;在原子世界中,量子计算机运用的量子计算单位是量子位元,是“0”和“1”的量子叠加。 ===量子密码学===
在20年代中期创立 量子 力学 物理能够让我们利用它奇怪 狂热年代里,也在进行着另一场革命 特性 量子物理 用安全 另一个分支——方式给信息[[ 量子场论编码]] 的基础正在建立 不像 有很多关于 量子 力学 密码 创立那样如暴风疾雨般一挥而就 协议 量子场论的创立经历了一段曲折的历史,一直延续到今天。尽管量子场论是困难的,但它的预测精度是所有物理学科中最为精确的,同时,它也为一些重要的理论领域 我们现在只介绍两个原始 探索提供了范例 :BB84协议2和E91协议3
激发提出量子场论 BB84协议 问题是电子从激发态跃迁到基态时原子怎样辐射光。1916年,名称来源于创造者[[ 爱因 查尔 · 贝内特]] 研究了这一过程,并称其为自发(Charles Bennett)与[[ 辐射吉勒斯·布拉萨德]] ,但他无法计算自发辐射系数 (Gilles Brassard)的姓氏首字母 解决这个问题需要发展它大胆运用了[[ 电磁场波函数的叠加]] (即光)的[[ 相对论塌缩原理]] 量子理论。量子力学 ,也就 解释物质 之前提过 理论,而 那个“观察和测量会改变 量子 场论正如其名,是研究场 状态” 理论,不仅是电磁场,还有后来发 奇怪 的其它场
1925年,[[玻恩]],[[海森堡]]和[[约当]]发表了光的 === 量子 场论的初步想法,但关键的一步是年轻且本不知名的物理学家[[狄拉克]]于1926年独自提出的场论。狄拉克的理论有很多缺陷:难以克服的计算复杂性,预测出无限大量,并且显然和对应原理矛盾。隐形传送===
40年代晚期,量子场论出现了新的进展,[[ 理查德·费曼乾坤]] (Richard Feynman),[[朱利安·施温格]](Julian Schwinger)和[[朝永振一郎]](Sinitiro Tomonaga)提出了量子电动力学(缩写为QED)。他们通过重整化 大挪移 办法回避无穷大量 想象早已存在 其本质是通过减掉一个无穷 这在很 程度上 得到有限的结果 源于科幻故事或武侠小说 由于方程复杂,无法找到精确解,所 我们多么想忘掉汽车、飞机 及任何一种交 常用级数来得 工具啊!很多人都会想 近似解,不过级数项越来越难算。虽然级数项依次减小,但是总结果在某项后开始增大,以至于近似过程失败。尽管存在这一危险,[[QED星际迷航]] 仍被列入物理学史 》中的那句经典台词:“斯科提,把我传送 最成功 去!”虽然人类的隐形传送还仅限于想象 理论之一 世界 用它预测电 但量 和磁场 作用强度与 隐形传送已经 验可靠值仅差/1,000,000,000,000 现了
尽管QED取 这个过程有很多值 了超凡 推敲 成功 细节。第一点是 它仍然充满谜团。对于虚空空间 我们传送的究竟是信息 真空 或者说量子态 ), 理论似乎提供了荒谬的看法,它表明真空不空,它 还是物体本身?我们需要鲍勃拿 处充 斥着小 电磁涨落。这些小的涨落是解释自发辐射的关键,并且,它们使原 能量 拼盘 诸如电子等粒子 被传送物体 [[ 产生可测 的变化。虽然QED是古怪的,但其有效性是为许多已有的最精确的实验所证实的 ]]相同
对于 第二点是, 我们 周围 低能世界 是量子隐形传送 而不是 量子 力学已足够精确,但 [[复印机]]。这要求不 于高能世界 被传送物体进行任何复制 相对论效应作用显著 传送任务实现的时候 需要更全面 也是原始物体自毁 处理办法 时候。针对这一问题 量子场论的创立调和了 量子力学 中有一个定理叫不可[[ 狭义相对论克隆]] 的矛盾 定理,即禁止对一个物体进行完全复制
一个世纪以前,我们所理解的物理世界是经验性的;我们作这样自信的预测是因为量子力学为我们周围的世界提供了精确的完整的理论; 而,今日物理学与1900年的物理学有很大 人类 共同点:它 隐形传送 旧保 然停 了基本的经验性 在科幻小说中 我们不能彻底预测组成物质的基本要素的属性,仍然需要测量它们 但这项技术很快就会在信息加密中有所应用 或许,[<ref>[ 超弦理论]]是唯一被认为可以解释这一谜团的理论,它是 https://tech.sina.com.cn/d/i/2019-03-31/doc-ihsxncvh6997386.shtml 量子 场论的推广,通过有长度的物体取代诸如电子的点状 体来消除所有的无穷大量。无论结果何如,从科学的黎明时期就开始的对自然的终极 解之梦将继续成为新知识的推动力。从现在开始的一个世纪 虽好 不断地追寻这个梦,其结果将使我们所 的想象成为现实。什么用呢?],新浪网,2019年03月31日</ref>
=='''量子物理学典型实例'''==
哈默罗夫博士认为,关于量子效应的新发现还在[[生物]]过程中起作用,如嗅觉、鸟类导航和[[光合作用]],这给该理论增加了说服力。<ref>[http://www.360doc.com/content/17/0115/06/31613535_622543772.shtml 量子物理学家称,在生命终结时,灵魂会离开神经系统并回归宇宙],个人图书馆网,2017-01-159</ref>
==''' 人物 相关 视频'''==
1、万物简史13 你一定听不懂的量子物理(上)
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2、从量子物理学探索意识 第一集
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3、量子物理学的可怕事实
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4、北大听课讲量子物理 (1)
{{#ev:youku|XMTI5MTY0NTQ1Mg|640440|inline|北大听课讲量子物理 (1)|frame}}</div> 
== '''外部連結''' ==
*[https://www.360kuai.com/pc/96f21f18c625a7aea?cota=3&kuai_so=1&sign=360_7bc3b157&refer_scene=so_55 量子计算机]
*[https://www.360kuai.com/pc/979a32fbcbb6b4ad5?cota=3&kuai_so=1&sign=360_7bc3b157&refer_scene=so_55 量子物理学可也解释“生命”吗]
 
== '''參考來源''' ==
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[[Category:330 物理學總論]]
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