标记档案: 量子力学

Quantum Field Theory

In this post on Quantum Mechanics (QM), we will go a bit beyond it and touch upon Quantum Field Theory – the way it is used in particle physics. In the last couple of posts, I outlined a philosophical introduction to QM, as well as its historical origin – how it came about as an ad-hoc explanation of the blackbody radiation, and a brilliant description of the photoelectric effect.
继续阅读

量子力学

量子力学 (QM) is the physics of small things. How do they behave and how do they interact with each other? Conspicuously absent from this framework of QM is why. Why small things do what they do is a question QM leaves alone. 和, if you are to make any headway into this subject, your best bet is to curb your urge to ask why. Nature is what she is. Our job is to understand the rules by which she plays the game of reality, and do our best to make use of those rules to our advantage in experiments and technologies. Ours is not to reason why. Really.

继续阅读

不确定性原理

不确定性原理是物理学中的第二件事情已经引起了公众的想象力. (第一个是 E=mc^2.) 它说,一些看似简单的 — 可以测量系统的两个互补的属性只能在一定的精度. 例如, 如果你试图找出其中一个电子是 (测量其位置, 就是说) 更多和更精确地, 它的速度逐渐变得更加不确定 (或, 动量测量变得不精确).

哪里这个原则来自? 之前,我们可以问这个问题, 我们要研究一下原理真正说. 这里有几个可能的解释:

  1. 一个粒子的位置和动量本质上是相互关联的. 正如我们更精确地测量动量, 粒子种 “向外扩散,” 乔治·伽莫夫的性格, 先生. 汤普金斯, 把它. 换句话说, 这只是其中的一件事情; 世界的运作方式.
  2. 当我们衡量的位置, 我们打​​扰势头. 我们的测量探头 “太胖,” 因为它是. 当我们提高位置精度 (由波长较短的光闪耀, 例如), 我们打​​扰的势头越来越多 (因为较短波长的光具有更高的能量/动量).
  3. 与此密切相关的解释是认为测不准原理是一个感性的限制.
  4. 我们也可以想到的不确定性原理的认知极限,如果我们考虑到未来的理论可能超越这些限制.

行, 最后两种解释都是我自己, 所以我们不会详细讨论这里.

第一种观点是目前比较流行的,它与量子力学的所谓哥本哈根解释. 这是一种像印度教的封闭声明 — “这样是绝对的性质,” 例如. 准确, 可能是. 但没有什么实际用途. 让我们忽略它,因为这是不讨论过于开放.

第二种解释通常被理解为一个实验困难. 但是,如果实验装置的概念被扩展到包括不可避免人类观察者, 我们在感性限制的第三种观点到货. 在此视图中, 它实际上是可能的 “派生” 测不准原理.

让我们假定,我们使用的是光的波长的光束 \lambda 观察粒子. 在位置的精度,我们希望能做到的是顺序 \lambda. 换句话说, \Delta x \approx \lambda. 在量子力学, 在光束的每个光子的动量成反比的波长. 至少有一个光子被反射粒子,让我们可以看到它. 所以, 由经典守恒定律, 粒子的动量具有至少改变由 \Delta p \approx 不变\lambda 从什么是测量前. 因此,, 通过感性论据, 我们得到类似海森堡测不准原理的东西 \Delta x \Delta p = 不变.

我们可以使这种说法更严格, 并获得恒定的值的估计. 显微镜的分辨率由经验式给出 0.61\lambda/NA, 哪里 NA 是数值孔径, 其中有一个的最大值. 因此,, 最好的空间分辨率 0.61\lambda. 在光束的每个光子具有动量 2\pi\hbar/\lambda, 这是在粒子动量的不确定性. 所以我们得到 \Delta x \Delta p = (0.61\lambda)(2\pi\hbar) \approx 4\hbar, 震级大于量子力学极限大约订单. 通过更严格的统计参数, 相关的空间分辨率和预期的动量转移, 它可能可以通过这种推理得出的海森堡不确定原理.

如果我们考虑的哲学观点,即我们的现实是我们的知觉刺激认知模型 (这是有道理的我只能查看), 不确定性原理是一个认知的限制也是我第四次演绎持有一点水.

参考

这篇文章的后半部分是从我的书的摘录, 虚幻宇宙.

性别与物理 — 根据费曼

物理经过自满的时代曾经在一段时间. 从完整的意义上沾沾自喜起源, 我们已经发现了一切的感觉有知道, 该路径是明确的,这些方法易于理解的.

历史, 自满这些发作是紧接着就是革命性的物理方式进行快速发展, 向我们展示了如何错的,我们一直. 历史上的这震撼人心的教训可能是什么原因促使费曼说:

自满这样的年龄存在于19世纪之交. 著名人物如开尔文表示,所有剩下要做的就是做出更精确的测量. 迈克尔逊, 谁在革命中发挥了至关重要的作用遵循, 被告知不要进入 “死亡” 领域如物理学.

谁曾想到,在不到十年的时间进入了20世纪, 我们会彻底的改变,我们认为空间和时间的方式? 谁在他们的心中,现在会说,我们将再次改变我们对空间和时间的概念? 我做的. 然后再, 从来没有人指责的权利心灵的我!

另一场革命上个世纪的过程中发生了 — 量子力学, 它废除了我们的决定的概念,是一个沉重的打击,物理系统观测模式. 类似的革命会再次发生. 让我们不要坚持我们的理念是不变的; 它们不是. 让我们没有想到我们的老船长犯错, 为它们不. 由于费曼自己也指出,, 物理学单独持有其旧主人的易错的更多示例. 而且我觉得,在思想的彻底革命,现在已经过期.

你可能会想知道这一切,是因为有性行为. 好, 我只是想做爱会卖得更好. 我是正确的, 不是我? 我的意思是, 你还在这里!

费曼也说,

照片由 “穴居人查”科克尔 cc

爱因斯坦对上帝和骰子

虽然爱因斯坦最出名的是相对论的他的理论, 他也是量子力学的出现,背后的主要驱动力 (QM). 他在光生伏打效应铺平了道路前期工作为QM未来发展. 他获得了诺贝尔文学奖, 不是相对论的理论, 但对于这个早期工作.

然后,它应该作为一个惊喜给我们,爱因斯坦并没有完全相信QM. 他度过了他职业生涯的后期试图装置思想实验,将证明,QM是不一致的他认为是自然规律. 为什么爱因斯坦不能接受QM? 我们永远不会知道肯定, 我的猜测是可能不如别人的.

爱因斯坦的麻烦QM总结在这个名言.

这实在是难以调和的观念 (或至少​​一些解释) QM用一个词鉴于其神拥有的一切控制. 在QM, 观测概率的性质. 也就是说, 如果我们以某种方式设法送两个电子 (在相同的状态) 上下一致的光束,一段时间后,观察他们, 我们可能会得到两个不同的观测性能.

我们可以解释这个缺陷观察是我们无法建立相同的初始状态, 或缺乏精度我们的测量. 这种解释引起所谓的隐变量的理论 — 认为是无效的,适用于各种原因. 解释目前流行的是,不确定性是自然界的固有属性 — 所谓哥本哈根解释.

在哥本哈根图片, 颗粒位置观察,只有当. 在其他时间, 他们应该被认为是一种为分布在空间. 在双缝用电子干扰实验, 例如, 我们不应该要求一个特定的电子是否发生在缝或其他. 只要有干扰, 种是需要双方.

在这种解释令人不安的事情爱因斯坦将是连上帝也无法使电子采取一个切口或其他 (不干扰的干涉图案, 就是说). 如果上帝不能将一个微小的电子在那里他想, 他是如何去控制整个宇宙?