108 学术讲座(2/2)
没有人真正理解量子力学。’
的确,量子力学很诡异,它是反直觉的。但它又很实用,物理学家能使用量子力学得出更加精确的计算结果。它成了我们理解原子、原子核、导电性、电磁辐射、磁性、半导体、超导体、中子星、白矮星、核力以及基本粒子的基础,它为我们描述了这个微观世界是如此运作的。
然而,时至今日,我们对他的概念依然感到困惑。波函数是真实存在,还是科学家用来计算的工具?箱子里既活又死的薛定谔的猫,真的存在吗?选择性漏洞是否真的就不可填满?
今日,我就跟大家分享一下我所理解的这充满争议又不可思议的量子力学。
首先说一下量子力学奇异的开端。19世纪末20世纪初,物理学家都在研究一个问题世界是由什么构成的?原本他们以为是原子内部的电子和原子核等等粒子,以及弥散在空间的场,比如光就是一种电磁场。但在1905年,爱因斯坦却发现,加热物体而产生的光可分成一个个无重量的粒子,后被称为光子。
而在20世纪20年代,薛定谔等等物理学家又发现,一直以来都被当做是粒子的电子,竟然拥有波的性质,它是一种弥散在原子核周围的波,就像管风琴音管里的声波一样。这些波拥有不同的态,不同的稳定态代表着原子不同的能级。在电子撞上原子核之后,它要么向这边,要么向那边。玻恩通过计算表明,电子的波是概率波,代表电子出现的概率。电子可以去往任何位置,但它最可能出现的位置是波密度最大的位置。
那么,问题来了,在量子力学的领域里,物理学家都惯用概率去描述现象,可概率不正是表明我们对研究对象理解得不透彻吗?我们没有完全理解它才会用概率去表示啊。就像往地上扔骰子,我们不知道它的运动轨迹,也不知道它最终会是哪一面。
就在玻恩提出电子波函数的本质是概率之后,爱因斯坦给他写了一封信。