量子力学所有成就解释图,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。

量子力学的发展史?

1913年,玻尔在卢瑟福有核模型的基础上运用量子化概念,提出玻尔的原子理论,对氢光谱作出了满意的解释,使量子论取得了初步胜利。随后,玻尔、索末菲和其他物理学家为发展量子理论花了很大力气,却遇到了严重困难,旧量子论陷入困境。

1923年,德布罗意提出了物质波假说,将波粒二象性运用于电子之类的粒子束,把量子论发展到一个新的高度。

1925年-1926年薛定谔率先沿着物质波概念成功地确立了电子的波动方程,为量子理论找到了一个基本公式,并由此创建了波动力学。

几乎与薛定谔同时,海森伯写出了以“关于运动学和力学关系的量子论的重新解释”为题的论文,创立了解决量子波动理论的矩阵方法。

1925年9月,玻恩与另一位物理学家约丹合作,将海森伯的思想发展成为系统的矩阵力学理论。不久,狄拉克改进了矩阵力学的数学形式,使其成为一个概念完整、逻辑自洽的理论体系。

1926年薛定谔发现波动力学和矩阵力学从数学上是完全等价的,由此统称为量子力学,而薛定谔的波动方程由于比海森伯的矩阵更易理解,成为量子力学的基本方程。

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