3.Measurement Postulate (Update/Collapse of the wave function)。 这个假设是说,一旦你测量完粒子的某个状态,那么它在那个状态的概率突变为1。这一点貌似不好理解,但是在我眼里最重要,如果你在测定之后不认为你的波函数是确定的,那么前面的一切是没有意义的。
到了量子领域当然有物质,原子核也是物质啊。只是通过薛定谔方程计算得到的频率是和能量有关系的,而能量,是解释物理现象的直接原因。当然薛定谔本人,对他的方程不合适宏观世界这件事非常unacceptable现在对能量的定义就是你理解的那样,米厘米分米。具体数值时hv(Plank constant. frequency of photon) photon是爱因斯坦提出来的应该,你理解成小的颗粒是对的。但是这里完全没有能量一份儿一份儿的概念。
先说一个最最容易misunderstanding的概念吧。
人们说到,量子,这个词,第一反应是一份一份,也就是陶三说的不连续,discrete。所以提及量子力学,那就是关于很小量的something?
我把google的解释抄过来,quantum:a discrete quantity of energy proportional in magnitude to frequency of the radiation it represents.
最关键的点来了。这里说的很对,能量是和频率成比例的,背后用的是普朗克定律(公式当然是一个光子,photon),
所以上次陶三问我一个大活人能不能当做波来看,我说,瞎扯。你算算那个波长有多大?
仅从字面上理解,能量proportion to frequency也完全不是说它一定不连续(很多时候恰恰相反)。
量子,或者说不连续这个错误理解,有他的历史原因,要追溯到19世纪人们第一次完成的对原子谱线的研究。
原子只能吸收特定频率的光谱(跟我吹孔雀毛?)。而那时候的人们,对原子结构的理解是,堆在一起的小球。今天我们知道的是,原子由在外层轨道(shells)旋转的带负电的电子和带正电的核组成,这些轨道有固定的位置和形状,而且可以通过量子力学准确计算出来。
这也解释了为什么原子只能吸收特定频率光谱。因为能够造成电子从一个轨道到另一个轨道跃迁的能量是确定的。也就是说,当原子给定,和它结合的电子的能量是不连续的,但是并不是说任意一个粒子所带的电子的能量是不连续的。比如说,按照量子力学计算的结果,光子(photon)通过empty space是可以携带任何值的能量的。
Quantum遵从的理论,是Quantum Theory,Quantum Theory指的是Heisenberg's Uncertainty Principle(这一点其实不完全准确我不多写了,那再写3页也不够),但是它是帮助理解量子力学的最核心概念,即
某些物理属性的测量精度是有限的,也就是说,一种属性测量的越准确,另一种的精确度会越底,比如大家最熟悉的位置和动量。
准确或者不准确,当然是Quantum Measurement意义下。
严格说来,量子力学不是说物质是由一个一个小颗粒(Particles)组成,而是说,可以把组成物质的基本单位(elemental constituents)理解成Particles,而实际上,这些Particles是由波函数描述的。
波函数本身只是一个数学表达,它自己当然既不是粒子也不是波,但是它即可以用来描述粒子又可以用来描述波。So?
波函数最厉害的是,它不是可以观测到的量,只是一个工具,帮助我们计算(解释)我们观测到的东西(这里有点不好理解?)。好吧,那就理解成完全不知道它长什么样好了。网上见到的图三角函数那样?那是因为那样的函数满足波函数需要的条件。
当然,使用波函数计算之前,要有三个假设(不要以为假设是瞎猜噢,爱念经的才会瞎猜,真正的科学家?不会的)
1. 波函数满足薛定谔方程。我贴它最简单的表达式在这里。其中,Psi是波函数(向量),这里别的甭管,只要知道它是线性偏微分方程组就好。对不同粒子,当然得到不同的薛定谔方程。求解得频率,然后得到上面提到的能量(那是我做了很长时间的工作,这是我最爱最爱的方程)
这个方程最厉害的,第一,他保证得到的所有波函数可能的概率和是1,第二,由它得到的时间的改变是可逆的。在量子力学里,它最重要的是第三点,线性。
如果你学过高等数学,一定对线性空间这个概念不陌生——如果一个方程有两个解,那么它们的线性组合也是方程的解(这一点非常非常非常关键)。
2. Born Rule。描述用波函数来计算某一个度量的概率。简单说,概率是波函数的平方。
3.Measurement Postulate (Update/Collapse of the wave function)。 这个假设是说,一旦你测量完粒子的某个状态,那么它在那个状态的概率突变为1。这一点貌似不好理解,但是在我眼里最重要,如果你在测定之后不认为你的波函数是确定的,那么前面的一切是没有意义的。
确定的波函数会变得和薛定谔方程不相容?
不会的。如前所述,薛定谔方程是线性方程,任何方程解的线性组合也是方程的解。这一点用,薛定谔的猫,这个例子最好理解了。
如果一只猫state 1(死):50%概率,state 2(生):50%概率,那么当然state3=state1+state2也是它存在的状态——这不是很简单的事?所以我说网上真明白还是瞎掰的我一眼能看出来。
state3在物理上叫superposition。
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量子是物质最小单位的度量,还是能量最小单位的度量?其实到了量子领域,是不是其实没有物质,只是能量?这个能量的确有确定的最小单位“一份儿一份儿”的,还是我们只是像厘米对于分米、米这样相对的假设?
双缝实验,到底什么是观测?如果没观测,是否意味“波”才是其“真实”模样?而一旦观测,“粒子”只是“观测”之后的一个假象?如果是没有被观测前是“叠加态”,那么是否意味没观测时,是一种混沌、无序状态?
比如你见到这个词quantum physics或者更常见的quantum mechanics那是说你所有在宏观世界的物理原理,当然主要是牛顿力学gravity已经不再适用,也就是不能解释微观世界的物理现象。最简单是原子结构已经很清楚了,原子核带正电,电子沿轨道高速旋转带负电,按照经典牛顿力学,这种旋转必然消耗大量的能,而且由于正负作用,电子唯一的归宿是冲到原子核。
实际上呢,完全没有。而且很稳定。
所以人们需要新的理论来解释。也就是quantum physics产生的原因。所以我上来就跟你说,宏观世界是不能和微观世界混到一块说的。至少目前还不能。我不让你听这网上的人瞎扯,是我发现那些振振有词的比你混乱多了。
到了量子领域当然有物质,原子核也是物质啊。只是通过薛定谔方程计算得到的频率是和能量有关系的,而能量,是解释物理现象的直接原因。当然薛定谔本人,对他的方程不合适宏观世界这件事非常unacceptable现在对能量的定义就是你理解的那样,米厘米分米。具体数值时hv(Plank constant. frequency of photon) photon是爱因斯坦提出来的应该,你理解成小的颗粒是对的。但是这里完全没有能量一份儿一份儿的概念。
关于双缝实验。什么叫什么是观测?你看到的就是观测啊。Observation.你做过物理实验吗,每次都是观测的我想。观测并不影响存在状态,如果我想一下的话,我会说观测,或者做实验,是把时间坐标定住,比如你挑一个时间点放大。或者你观测运动的变化,象你举的双缝实验的例子。所以我不认为观测会影响物理性质。
我算很狂的人了。我只敢说把人擂台上放倒。
女侠比我还狂,自己当老师,点名道姓,让人家来上课。哈哈哈。
我早说了,我不服耶和华,不服悉达多,就服你。you are my queen。
我本来想给陶三打抱不平,回头一看他贱贱的样子,似乎很享受被多多死死地拿捏住,就算了。
周瑜打黄盖。
上次吃饭的时候,我老婆说我笨手笨脚的,我就跟她吵了几句。
饭后轮我洗碗,她老在后面盯着我,我虽然没看见,但知道在被观测,后颈寒毛倒竖浑身不自在。果然就摔碎俩盘子。
薛定谔诚不我欺,观测改变命运啊
观察是一种干扰。
我以前的老师姓苍。
那是你把观测到的状态的概率Update到1了因为不然没法接着算了。
所以我看到的是说collapse也行。但是我没想到可以用陶三解释的那样有有物理性质的改变。所以我说他的问题我没看懂。
中国人谁不知道苍老师啊!
本来想改过来,有事给耽误了,后来就忘记了。