问题

如何用最通俗易懂的话语解释《量子力学》这门学科?

回答
想象一下,我们平时看到的世界,一切都是那么规矩,东西有确定的位置,运动也有确定的轨迹。比如你扔一颗球,你知道它会飞多远,落在哪。但量子力学呢,它研究的就是那些小得不能再小的东西,比如构成我们身体、桌子、空气的最基本的粒子们——电子、光子等等。

在那个微观世界里,事情就变得有点“不讲道理”了。

1. 粒子也会“分身术”?——叠加态

在我们的世界里,一辆车要么在上海,要么在北京,不可能同时在两个地方。但量子世界里的粒子就好像会“分身术”。它不是真的分成了两份,而是它在被我们观测到之前,可能同时处于好几种“状态”的混合之中。

举个例子,想象一个硬币。在我们看来,它要么是正面朝上,要么是反面朝上。但在量子世界里,一个尚未被“看”的硬币,可以同时是“正面朝上”和“反面朝上”的叠加。只有当你去翻看它的时候,它才会“决定”到底是什么样子。这就好像它在等你来揭晓答案。

所以,量子力学告诉我们,微观粒子在被测量之前,它的状态是不确定的,而是以一种概率的方式存在于各种可能性之中。

2. 粒子也有“脾气”?——不确定性原理

我们都知道,要描述一个运动的物体,需要知道它的位置和它的速度(或者说动量)。知道这两样,你就能预测它下一秒会到哪。

但在量子世界,粒子非常“任性”。它有一个叫做“不确定性原理”的规矩。这个规矩说,你不可能同时精确地知道一个粒子的位置和它的动量。

如果你想非常精确地知道它在哪儿,那么你对它动量的了解就会变得非常模糊,你就不知道它跑多快。反过来,如果你想非常精确地知道它跑多快,那么你对它位置的了解就会变得含糊不清,你就不知道它到底在哪。

这就像有人问你:“你的猫在哪?” 你回答:“它在屋子里。” 如果你又问:“它跑得有多快?” 你可能就不知道它具体在哪个角落了。但量子世界更绝,是“本质上”你就无法同时知道得那么清楚。

3. 粒子也有“心有灵犀”?——量子纠缠

这是量子力学里最神奇也最让人费解的现象之一。想象你有两枚特殊的硬币,它们之间有某种神秘的联系。你把这两枚硬币分开,一枚留在你手上,另一枚送给你的朋友,甚至送到宇宙的另一端。

当你翻看你手里的硬币,发现它是正面朝上时,你立刻就知道你朋友手里的那枚硬币一定是反面朝上,反之亦然。这种联系是瞬时的,不管它们相隔多远,一旦你测量了其中一个,另一个的状态就立刻确定了。

这就好像它们之间有一种超越时空的“心有灵犀”。它们不是事先约定好了,也不是通过某种信号传递信息(因为信号传递需要时间,而这种关联是瞬时的)。它们的命运好像被同时绑定在了一起。

4. 量子世界是“跳跃”的,而不是“滑动”的——量子化

我们平时扔东西,物体是可以以任意速度平滑地加速或者减速的。但量子世界的能量、角动量等一些物理量,却不是连续变化的,而是只能取一些特定的、不连续的数值。

这就好像你爬楼梯,你只能站在第一级、第二级、第三级台阶上,而不能站在两级台阶的中间。粒子的能量变化也是这样,它不是一点点累加,而是像“跳跃”一样,从一个能量级别一下子“蹦”到另一个能量级别,中间的能量它就是不具备的。

那么,量子力学有什么用呢?

你可能会觉得这些东西离我们太远,是不是只有科学家才关心?其实不是。这些看似古怪的规则,却是我们现代科技的基石:

电子产品: 你用的手机、电脑里的芯片,里面的电子工作原理就遵循量子力学。
激光: 激光的产生就依赖于原子中电子的能级跃迁,这是量子力学的范畴。
核能: 核反应堆和核武器,都涉及到原子核内部粒子的相互作用,这是量子力学深入研究的领域。
医疗设备: 像核磁共振成像(MRI)等先进的医疗诊断技术,也离不开对量子现象的理解和利用。
未来的量子计算机: 这更是直接利用了叠加态和量子纠缠这些量子特性,有望解决当前经典计算机无法解决的复杂问题,比如新药研发、材料科学突破等等。

总结一下,量子力学就是一门研究微观世界粒子行为的学问。 在那里,粒子可以“分身”,它们的行为是不确定的,它们之间可以“心有灵犀”,它们的能量是“跳跃”的。虽然这些听起来很奇特,但正是这些奇特的规则,支撑着我们今天生活的方方面面,并指引着未来的科技方向。它就像一个隐藏在事物最深处的神秘代码,一旦被我们读懂,就能解锁巨大的能量和可能性。

网友意见

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求解微观系统中物理量对应算符的本征值和本征矢的一门学问。

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长得丑不要去学量子力学。
量子力学原名靓仔力学。
二十世纪初欧洲一群大帅哥创立了这门力学,有多帅可百度普朗克等人年轻时照片。
我国民国初年,广东地区思想开放,最早引进相关著作翻译时,由于找不到与quantum对应的汉语,译者拟命名为“某氏力学”(类似牛顿力学,拉格朗日力学,哈密顿力学这种)。在查阅了几位创始人和相关学术大牛的照片后,发现他们全部颜值极高,于是命名为“靓仔力学”。
到1949年新中国成立,北京话成为官方语言,粤语的“靓仔”略显不雅,因此变更为官方指定的谐音词“量子”。
这就是量子力学的由来,长得丑不要去学。







一本正经的抖个机灵。

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这样一个送分题,连个像样的抖机灵的回答都没。排名靠前的那个相貌协会的机灵,直接点了反对,浪费时间和能量。

作为民俗民科协会的启蒙班新生,来讲讲人话。现在的科普越做越差,什么原因呢?因为利益关系,在科学还没有广泛通过应用获利的时候,科普会摧毁科学的利益壁垒。

量子力学,Quantum Mechanics,能够给学科取名字的人们,自然会力求信雅达,无论中外。Quantum是拉丁词根+复数后缀,大致是数,数量这类的意思;Mechanics是机制,关系这类意思。中文达人根据学科的特点,提炼出量子这个名词,通俗的讲,可以理解为参与测量、计量、计算、数量的最基础的对象的集合;力学,其实翻译成量子学也是可以的,加一个力字,主要点明它在物质的力的作用关系,能量的作用关系,以及时空作用关系方面优异性能。组合在一起就是研究物质基础微观尺度的度量对象的机制的学科。名词解释就这样吧,其实很多人的解释更加容易理解。

量子力学研究的主要内容,可以用下面的链条来展现:

研究微观尺度的物质的关系

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研究视界尺度附近的微观物质的关系(视界附近的微观物质,由于尺度限制,信息量不足)

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研究微观物质的关系中的概率以及极限(通过有限的信息和概率工具来描述物质的特性、边界)

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研究微观尺度下的高效关系路径来产生效益差异(主要还是寻找信息奇点,并通过量子理论的优异特性,将信息奇点的张力扩大到极致而撕裂,以实现路径的最高效,貌似有些人把撕裂的奇点称之为隧道。可以参考三体里面的水滴相关设想,用四维空间“撕裂”水滴的外壳而破坏其三维内部结构。)


量子力学有什么特长?

前面提到的在信息奇点的极致张力产生的隧道是一个。拓展了更多的信息纬度或者说关系纬度,区分度上更加有优势。

另外一个就是概率加成而具备的强大的等效空间演绎能力,相较传统的等效空间遍历,琢磨着在人工智能方面应该能有很好的效果。

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