量子力学是一个与牛顿力学等经典力学差异很大的物理学分支,由普朗克、爱因斯坦、德布罗意、玻尔、海森伯、薛定谔等物理学家创立。它是迄今为止描述微观世界最准确的理论,也堪称世界上最难理解的科学理论。玻尔有句名言:“如果谁不对量子论感到困惑,他就没有理解这个理论。”物理学家费曼则说:“我想我可以很确定地说,没有人理解量子力学。”
自从量子力学的创始人玻尔(也可以算上普朗克、海森伯、薛定谔、波恩等)在20世纪初建立氢原子模型以来,量子力学经历了约100年的风风雨雨,不过量子力学的“黄金时期”是在1920年至1929年这10年,说量子力学的“圣地”应该是哥本哈根、哥廷根、慕尼黑,这三个地方被誉为“黄金三角”。
量子力学的基本方法是海森伯的矩阵力学和薛定谔的波动方程,他们看似不同,但都是从不同的角度阐述微观世界的基本规律,一个偏向于粒子的角度,一个偏向于波动的角度,最后被证实它们是等价的。也就是说,世界的本质是波粒二象性!
其次,量子力学的基本原理有三个:波恩的概率解释、海森伯的不确定关系、玻尔的互补原理。
前两个原理共同摧毁了自牛顿以来的因果观。也就是说,在量子力学看来,一个结果可以被不同的原因引起,同一个条件也可以引起不同的结果,只不过是概率不同。因此,你不能说因为这个所以那个,而只能说这个可能引起那个。
玻尔的互补原理说:世界本身是粒子和波的和谐统一。不能说电子“到底是粒子还是波?”只能问“我这样观测,粒子会显示波动性还是粒子性?”也就是说,电子是什么,取决于观测手段,在微观世界,不存在绝对的客观存在,只存在可观测的物理量。
费曼说过:量子力学本身就是一个奥秘。其一是动量与波长关联,其二是振幅是复数。负动能意味着虚动量,这又使得描述实动量的振荡式的波动,变成了指数衰减函数,这意味着粒子可入负动能区,但概率要指数递减……这就是量子力学描述世界的方式,迥异于经典物理方式。
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