量子力學(xué)是非常小尺度下的科學(xué)。 它解釋了物質(zhì)的行為及其與能量在原子和亞原子粒子尺度上的相互作用。
相比之下, 經(jīng)典物理學(xué)只能用人類經(jīng)驗(yàn)所熟悉的尺度來解釋物質(zhì)和能量, 包括像月球這樣的天體的行為。 古典物理學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)中仍然被廣泛應(yīng)用。 然而, 在19世紀(jì)末, 科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了古典物理學(xué)無法解釋的宏觀高速和微觀世界中的現(xiàn)象。 想要解決觀察到的現(xiàn)象和經(jīng)典理論之間的矛盾, 導(dǎo)致了物理學(xué)上的兩次重大革命, 這兩次革命改變了最初的科學(xué)范式: 相對(duì)論和量子力學(xué)的發(fā)展。
光在某些方面表現(xiàn)得像粒子，同時(shí)在其他方面又像波。 同時(shí)物質(zhì)ーー宇宙中由電子、原子等粒子構(gòu)成的'物質(zhì)'也表現(xiàn)出波狀行為。 一些光源, 比如霓虹燈, 只能發(fā)出一定頻率的光。 量子力學(xué)表明光和所有其他形式的電磁輻射一起只能以離散單位的形式出現(xiàn), 稱為光子, 并預(yù)測其能量、顏色和光譜強(qiáng)度。 單個(gè)光子是一個(gè)量子, 或者說是可觀察到的最小的電磁場, 因?yàn)橐粋€(gè)局部的光子從未被觀察到過。 更廣泛地說, 量子力學(xué)表明許多物理量, 例如角動(dòng)量, 在放大的經(jīng)典力學(xué)視圖中似乎是連續(xù)的, 結(jié)果證明是(在量子力學(xué)的小縮放尺度下)是量子化的。 角動(dòng)量需要接受一組離散的允許值, 因?yàn)檫@些值之間的差距是如此微小, 所以不連續(xù)性只在原子水平上表現(xiàn)出來。
量子力學(xué)的許多方面都是違反直覺的, 看起來似乎很矛盾, 因?yàn)樗鼈兠枋龅男袨榕c在較大尺度上看到的行為完全不同。 用量子物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼(Richard Feynman)的話來說,'自然就是荒謬的'。 例如, 量子力學(xué)的不確定性原理意味著, 一個(gè)測量值越是準(zhǔn)確(如一個(gè)粒子的位置) , 那么另一個(gè)關(guān)于相同粒子(如其動(dòng)量)的測量就越不準(zhǔn)確。
聯(lián)系客服
