,量子力学十大神奇现象?

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量子力学十大神奇现象?

在物理学中,存在着许多令人惊奇的效应,有的就发生在日常生活中,有的则发生在遥远的深空,有的在多年之后终于被验证,有的则依然停留在理论层面。下面,我们将从最熟悉的效应开始,一直畅游到宇宙深处……

1.多普勒效应

2:蝴蝶效应

3:迈斯纳效应

4:阿哈罗诺夫-玻姆效应

5:网球拍效应

6:光电效应

7:霍尔效应

8:量子隧穿效应

9:卡西米尔效应

10:霍金效应

1900年,马克斯·普朗克(Max Planck)发表黑体辐射公式,假设电磁波(比如光)的能量不是连续发出的,而是以离散的“量子”形式释放,提出了能量的量子化假设。量子化开始仅作为一种数学技巧应用,但它却能够解释许多物理现象,成为量子力学中的基础概念。

1935年,物理学家埃尔温·薛定谔(Erwin Schrdinger)为了质疑量子力学对叠加的诠释,提出了“薛定谔的猫佯论”。在他的思想实验中,他将微观的叠加态原理推广到了宏观领域。从直觉出发,猫处于“死”和“活”的叠加态听起来就十分荒谬。

然而有意思的是,它后来恰恰成了解释叠加的最著名例子。尽管我们从日常经验出发很难理解这个概念,但对微观粒子来说,同时处于不同的状态是可能的。如果我们把粒子比作玻璃珠,这颗玻璃珠放在碗中来回摇摆,在经典世界中,它要么出现在左边,要么出现在右边,而对粒子来说,它可能同时出现在左右两边,这就是叠加。

这一现象对量子信息技术非常重要。在经典计算机中,一个比特的状态只能是0或1,但量子比特却允许0和1的同时存在。利用这种原理,通过巧妙的算法设计,就可以达到快速计算的能力,这也是量子计算机的基础。

事实上,叠加的状态是非常脆弱的。如果用薛定谔的猫的例子来解释的话,人们在打开盒子的一瞬间,猫的“既生又死”的状态就会因为人的观察而不复存在——它要么是活的,要么是死的。

借鉴中创新的事例?

1900年,著名教授普朗克和儿子在自己的花园里散步,他神情沮丧,很遗憾地对儿子说:“孩子,十分遗憾,这天有个发现。它和牛顿的发现同样同样重要。”他提出了量子力学假设及普朗克公式。他沮丧这一发现破坏了他一向崇拜并虔诚地信奉为权威的牛顿的完美理论。他最后宣布取消自己的假设。人类本应因权威而受益,却不料竟因权威而受害,由此使物理学理论停滞了几十年。

25岁的爱因斯坦敢于冲破权威圣圈,大胆突进,赞赏普朗克假设并向纵深引申,提出了光量子理论,奠定了量子力学的基础。随后又锐意破坏了牛顿的绝对时间和空间的理论,创立了震惊世界的相对论,一举成名,成了一个更伟大的权威。

乌伦贝克对量子力学的贡献?

1961年以来,乌伦贝克一直在纽约市的洛克菲勒学院。当他还在莱顿大学读书的时候,就作出了生平最重要的贡献。

时值泡利论证了必须有四个量子数才能完备地描述原子中的电子后不久,乌伦贝克和他的同事古德斯密特也论证说这第四个量子数可方便地理解为粒子的自旋,并进一步指出电子自旋单位是其它量子单位的一半。最后,人们发现,几乎所有的其它粒子也都具有相似的自旋单位(等于1/2或它的某个整倍数)。

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