量子史話論文

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1、量子史話論文相對論與量子論的矛盾與統(tǒng)一20枇紀(jì)初，物理學(xué)發(fā)展史上最偉大的兩個(gè)時(shí)期之一，相對論和量子論的產(chǎn)生徹底顛覆了之前由牛頓等人建立的現(xiàn)代經(jīng)典物理學(xué)，并重新建了整個(gè)物理學(xué)休系，物理人廈在狂風(fēng)暴雨下轟然倒塌，卻又在熊熊烈火中得到洗禮和重生。偉大的物理學(xué)家波爾說過：“一個(gè)人如果說量子論不需要繼續(xù)研究，那這個(gè)人就根本不理解什么事量子論同樣，和量子論相伴而生的相對論也是如此，但當(dāng)這兩個(gè)理論在互相驗(yàn)證的時(shí)候，卻出現(xiàn)了一些尤法解釋的問題，難道這兩種理論Z間真的存在矛盾？愛因斯坦最早注意到量了力學(xué)與相對論的不相容性。在1927年的第五屆索爾維會(huì)議

2、上，愛因斯坦對剛剛建立的量子力學(xué)理論表示了不滿，他在反對意見中指出，如果量子力學(xué)是描述單次微觀物理過程的理論，則量子力學(xué)將違反相對論。1935年，在論證量子力學(xué)不完備性的EPR文章中，愛因斯坦再一次揭示了量子力學(xué)的完備性同對論的定域性假設(shè)之間存在矛盾。在愛因斯坦看來，相對論無疑是正確的，而量子力學(xué)市于違反相對論必然是不正確的，或者至少是不完備的。1964年，在愛因斯坦的EPR論證的基礎(chǔ)上，貝爾提出了著名的貝爾不等式，這一不等式進(jìn)一步顯示了和對論所要求的定域性與量子力學(xué)之間的深刻矛盾，并提供了利用實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行判決的可能性。根據(jù)貝爾的分析，

3、如果量子力學(xué)是正確的，它必定是非定域的。利用貝爾不等式，人們進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)量子力學(xué)的正確性，其中最有說服力的是阿斯派克特等人于1982年所做的實(shí)驗(yàn)，他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了量子力學(xué)的預(yù)言，并顯示了量子非定域性的客觀存在。盡管量子非定域性的存在已經(jīng)為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，然而，量子力學(xué)與相對論的不相容問題至今仍然沒有得到滿意的解決。根本原因在于，一方面，量子力學(xué)的理論基礎(chǔ)仍沒有堅(jiān)實(shí)地建立起來，另一方面，量子力學(xué)所蘊(yùn)含的非定域性乂暗示了相對論的普適性將同樣受到懷疑。相對論的研究對象和適用范圍是那些大尺度,高速度的宏觀物體.愛因斯坦的相對論分為兩個(gè)

4、階段，第一個(gè)階段叫狹義相對論，他研究的是物體在慣性系屮（也就是我們初中，高中物理中的理想狀態(tài)）的高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，第二個(gè)階段叫廣義相對論，主要是研究物體在非慣性系（也就是萬有引力場）中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?相對論的兒個(gè)重要的結(jié)論：第一個(gè)是光速不變。我們初中，高中所學(xué)的物理學(xué)都是牛頓的經(jīng)典力學(xué)，牛頓的經(jīng)典力在我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中的低速，小尺度的環(huán)境里是適用的,我們的觀念里的速度是疊加的，比如當(dāng)我們騎自行車前進(jìn)的過程屮向前開了一槍,那么這個(gè)子彈的速度是自行車的速度和子彈本身的速度和加，而光則不然，光速恒定不變,你騎自行車打手電筒和站在地上打手電桶，光的速度

5、不發(fā)生變化，即便是你以很快的速度向著光射岀的放行追逐，光速依然不變。第二，時(shí)間的膨脹。對于運(yùn)動(dòng)的物體，物體運(yùn)動(dòng)的速度越快，時(shí)間就走的越慢。第三尺度的縮短，一個(gè)剛性桿在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候長度是縮短的,速度越塊長度越短。第四光速是所有有質(zhì)量的物體的極限，也就是說無論你怎么折騰，有質(zhì)量的物體永遠(yuǎn)不可能超過光速，只能無限的接近。第五，在萬有引力場附近的空間是彎曲的。第六E二MCA2。就是著名的愛因斯坦質(zhì)能方程。能量等于質(zhì)量乘以光速的平方，也就是廣意的質(zhì)能守恒。愛因斯坦說，質(zhì)量（也就是有型物質(zhì)）和能量其實(shí)本身就是同一種物質(zhì)，他們在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化

6、，而物質(zhì)具有的能量可以被看作是他的質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)的物體的質(zhì)量要大過它靜止的時(shí)候的質(zhì)量，這是因?yàn)槲矬w由于運(yùn)動(dòng)而具有了動(dòng)能,而這些動(dòng)能可以通過上面的質(zhì)能方程換算成物體的質(zhì)量，只不過?般的情況下我們宏觀世界運(yùn)動(dòng)的物體速度都太慢了，這個(gè)質(zhì)量增加太不明顯，所以你感覺不到質(zhì)量的變化而已盡而推導(dǎo)下去，會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)物體的速度很大了的時(shí)候質(zhì)量的增加就會(huì)越來越大,當(dāng)快接近光速的時(shí)候質(zhì)量幾乎是無限大,想要讓無限大的質(zhì)量繼續(xù)加速你需要的推動(dòng)力就是無限大，所以才有了第五個(gè)結(jié)論的光速是物體的速度極限。以上就是簡化的相對論里面的重耍理論。再看量子論，量子力學(xué)是一們真正研究

7、原子內(nèi)部規(guī)律的學(xué)科，研究的對象是微觀尺度的問題，一方面由于我們從一岀生開始對于宏觀世界規(guī)律的慣性，導(dǎo)致了我們經(jīng)常不覺就把我門從宏觀世界總結(jié)的規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)代入到了微觀世界中去，另一方面學(xué)習(xí)量子力學(xué)需要相當(dāng)好的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，他的最基本理論叫"測不準(zhǔn)原理"，也就是說在微觀世界的測不準(zhǔn)，拿電子來做例子，他在高速圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，無論你用什么方法都不可能既同時(shí)得到他在某一時(shí)刻所在的位置，和他這一時(shí)刻的速度的?這個(gè)世界上的所有物質(zhì)其實(shí)都是有波和粒兩個(gè)性質(zhì)的，只不過宏觀物體的波性質(zhì)很弱，粒子性很強(qiáng)，而微觀物體特別是電子,波動(dòng)性非常大，在很多的情況

8、下，他是被當(dāng)作有波來看待的，波特有的性質(zhì)就是衍射，所以不能確定它的具體位置，用宏觀世界的經(jīng)驗(yàn)和相對論都描述不了這原子內(nèi)部的規(guī)律，所以才有的量子力學(xué)這個(gè)學(xué)科。簡單的說就是，相對論是描述超大尺度空間的規(guī)律，而量子力學(xué)是描述原