量子力學(xué)和相對論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基石，而量子力學(xué)相比于相對論，更是由于它的抽象和違反直覺而讓人抓狂。就連量子力學(xué)的奠基人之一愛因斯坦，至死都沒能接受量子力學(xué)，甚至認為量子力學(xué)是不完備的。量子物理學(xué)大師費曼也曾說過：“沒人能理解量子力學(xué)”。在量子的世界中的確有著很多違反人們直觀感覺的現(xiàn)象，下面就由小編帶大家一起領(lǐng)略一下量子世界的奇妙吧。
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1、波粒二象性
光的本質(zhì)是什么？是波還是粒子？這是自人們研究物理學(xué)以來就有的疑問。從惠更斯提出光的波動說開始，物理學(xué)家們對于光的本性的認識越來越深入。19世紀后期，物理學(xué)家麥克斯韋提出了著名的麥克斯韋方程組，“光是一種波動”這樣的觀點基本成為了主流。然而，光的波動說卻解決不了光電效應(yīng)的問題。
光電效應(yīng)指的是當光照射到金屬板上，會激發(fā)出一些電子，物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在做光電效應(yīng)的實驗時，能否激發(fā)出電子，與光的強度無關(guān)，而與光的頻率有關(guān)。由此愛因斯坦做出了假設(shè)，認為光是有基本單位的，光的能量是以一份份的形式傳播的，并提出光子的概念，這樣的假設(shè)可以有效地解釋光電效應(yīng)。自此，物理學(xué)界普遍接受了光同時具有波動性和粒子性的觀點。
在光具有波粒二象性的觀點的啟發(fā)下，法國物理學(xué)家德布羅意提出假設(shè)，認為除了光以外的實物粒子如電子、中子等同樣具有波粒二象性，并推導(dǎo)出實物粒子對應(yīng)的波長。后來，德布羅意的假設(shè)被電子衍射實驗證實。自此，物理學(xué)家們普遍認為，所有的物質(zhì)既是粒子的同時也是一種波動。
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2、不確定性原理
不確定性原理指的是，微觀粒子的動量和位置不能同時準確測量。當粒子的動量測得越準確，位置就會越不準確，同樣地，當粒子的位置測量越準確，它的動量就越不能準確測量。
設(shè)想一下，當我們試圖測量一個電子的位置時會發(fā)生什么？為了準確測量電子的位置，我們需要一臺用某種波長的射線來測量粒子的顯微鏡，顯微鏡的分辨率取決于射線的波長，波長越短，顯微鏡的分辨率越高，測量電子的位置越準確。但是同時，波長越短的射線，所攜帶的能量越高，那么在和電子發(fā)生碰撞時，對電子動量的影響就越大。
不確定性原理在過去曾經(jīng)翻譯為“測不準原理”，因為連提出這個原理的海森堡本人，都認為這個原理是一種實驗手段上的限制，即認為電子是同時具有準確的位置和動量的，只是無法準確測量。然而現(xiàn)在物理學(xué)家普遍的認同的觀點是，不確定性原理是事物的一種內(nèi)在特性，并不是“有準確的動量和位置但未能測準”，而是“粒子本來就不存在準確的位置和動量”，只有在測量的時候，粒子才會根據(jù)測量手段而呈現(xiàn)出相應(yīng)的精度結(jié)果。
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3、量子糾纏
在量子力學(xué)的詭異現(xiàn)象中，最難以理解的莫過于量子糾纏。量子糾纏指的是，通過某種方式制備出來的兩個粒子，它們無論距離多遠，都會相互關(guān)聯(lián)，具有一種“超距作用”。如一個零自旋中性Π介子衰變成一個電子和一個正電子并互相反向遠離，在一邊的A測得電子帶有某個方向的自旋，另一邊的B就會測得正電子具有反向的自旋。根據(jù)量子力學(xué)的哥本哈根解釋，在AB觀測這對粒子之前，它們的狀態(tài)是不確定的，處于一種上旋和下旋的疊加態(tài)之中。在AB任意一方測量的時候，兩個粒子瞬間坍縮成確定的自旋狀態(tài)。
但這種解釋是違反物理學(xué)中的定域性的，為此愛因斯坦、潘多爾斯基和羅森提出了著名的EPR悖論，來反駁量子力學(xué)的這種解釋。后來物理學(xué)家貝爾提出了貝爾不等式，它是EPR悖論的具體數(shù)學(xué)形式。如果愛因斯坦是正確的，那么按照貝爾的假設(shè)做實驗，實驗結(jié)果應(yīng)該滿足貝爾不等式。但后來的眾多實驗表明，量子糾纏的行為是違反貝爾不等式的，量子力學(xué)是正確的，處于糾纏態(tài)的粒子的確有著某種鬼魅般的超距作用。
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貝爾不等式
以上就是小編整理的關(guān)于量子力學(xué)的3大奇妙現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都是自然界真實存在的，但是卻嚴重違反了我們?nèi)粘５闹庇X。就連提出和完善量子力學(xué)的眾多大牛都無法完全理解量子的行為，更不要說我們普通人了。那么對于這3大奇妙現(xiàn)象，你又是否理解了呢？歡迎在評論中留下你的見解。
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