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9822023-12-02
其实学量子力学有前途吗的问题并不复杂,但是又很多的朋友都不太了解为什么不建议学量子力学,因此呢,今天小编就来为大家分享学量子力学有前途吗的一些知识,希望可以帮助到大家,下面我们一起来看看这个问题的分析吧!
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有前途
就业方向有量子算法研究员,量子程序员等,发展前景优秀。量子力学属于高科技学科,物理学专业领域,可以从事科研,教师,量子算法研究员,量子程序员,量子软硬件工程师,量子测控应用专家等岗位,发展前景优秀,这个专业学生对于各大物理研究所都是重要的研究人员。
因为我们至今都只能描述其现象,而无法了解其机制。连事物的成因都不明白,能说懂吗?而量子就是这么一群,我们还无法确定具体成因的事物,这就是费曼的原意。
首先,没人懂量子。虽然1900年普朗克就提出了量子的概念,即一份一份传递的能量。但这样的描述仅仅是给量子的概念开了个头。随后1905年,爱因斯坦对光电效应做出了光量子(光子)的解释,开始了定性描述粒子与波的统一解释,而直到1916年,爱因斯坦才通过数学公式(p=mc=h/λ)明确建立了光子的定量分析,最后发展为量子的“波粒二象性”。
光子,作为量子的一个典型代表。就连发现它的爱因斯坦都明确表示,从未搞明白光子到底是什么。“波粒二象性”对于物理学家来说,更像一个拼凑的名词,实际上什么都没解释。
正因为如此,随后发展出来的量子力学也就是建立在谁都没有搞明白的量子概念之上的。纯粹建立在实验现象之上的量子力学,之所以没人明白,因为一直缺少一个清晰的物理图景。被视为正统的“哥本哈根解释”,对于爱因斯坦来说,不是一条清晰简洁的物理说明,而像是在为一个不完备的理论打补丁。
量子力学的正统“哥本哈根解释”:1、玻恩的波函数概率解释:薛定谔波函数是一种概率波,只能描述在某位置找到某个粒子的概率,观察测量只是预测某一结果的概率,却不能预测一定会得到什么结果。
2、海森堡的不确定原理:有一些成对物理量,它们不可能同时被精准测定,一个越确定另一个必定越不确定,此消彼长。比如动量与位置(ΔxΔp≥h/4π),时间与能量(ΔEΔt≥h/4π)。
3、玻尔的互补原理:一些物理对象存在看似矛盾的多重属性,原则上不可能用同一种方法同时看见其多重属性,只能用不同是方法观察到它们不同的属性。
4、玻尔的对应原理:量子的各种规则虽然适用于微观尺度,但从规则中得出的结论不能违反宏观上的观察结果,而且宏观尺度上还是遵循经典物理学规则。也就是说,在大量子数极限的情况下,量子体系的运动趋向经典力学体系,量子物理定律和方程可以转化为经典物理定律及方程。
5、叠加态原理:如果A和B是一个粒子的两种状态,那么A+B也是这个粒子的第三种状态,并同时具有A\B的特征。
6、波函数坍缩:在一次测量与下一次测量之间,除了概率波函数以外,微观物体不存在,它只有各种可能的状态,只有进行了观察或测量,“可能”状态才坍缩为实际的“确定”状态。
其次,量子力学缺乏清晰图景。“哥本哈根解释”这一长串的诠释,说它像一件华丽衣裳上面的“补丁”,一点不为过。但你不要还不行,少一块都会衣不蔽体。费曼正是因为清晰地认知了这一点,所以他一直试图建立一种清晰简单的量子图景。
虽然当时量子力学已经有了薛定谔的波动力学与海森堡的矩阵力学两大处理方式,费曼依然另辟蹊径,1942年创造出了路径积分理论。
然而,路径积分理论描绘的量子图景再次冲击了人们的传统认知。从出发点到终点,费曼宣称量子会同时通过所有可能的路径。就像一个量子在出发前会瞬间“探测”到它所有的路径,然后瞬间对所有路径的概率幅求和,最后决定它该以什么样的概率出现在什么地方。
费曼建立的这个反常识的图景,让人们对量子力学更加疑惑了。
虽然疑惑,但路径积分却很好用,创立夸克模型的盖尔曼就曾这样评价:“量子力学路径积分形式比一些传统形式更为基本,因为在许多领域它都能应用,而其他传统形式将不再适用。”
就连对量子力学一直很抵触的爱因斯坦也不得不服。当费曼的老师惠勒将这个理论拿给爱因斯坦看过后,爱因斯坦说到:“我还是不相信上帝会掷骰子……可也许我现在终于可以说是我错了。”
最后,细思极恐的费曼图。在路径积分的研究中,费曼发明了一种用形象化的方法直观地处理各种量子相互作用的图——费曼图。费曼图只有两个坐标轴,代表空间的横坐标与代表时间的纵坐标,所以也叫时空图。
比如用费曼图来描述两个电子之间的相互作用。如下图,实线代表电子的路径,虚线代表光子的路径。
两个电子由于相互交换虚光子(即无法观测到的光子),而产生了排斥,这就是两个电子之间的电磁作用力。在费曼图的描述下,本来难以理解的微观作用以最直观的图像展现了出来,让人们更好理解了量子之间的交换过程。
然而,后来物理学家发现在虚光子交换的过程中,必须要考虑真空涨落的现象。也就是说,在传递过程中,虚光子会转化为一对正负虚粒子对,然后正负虚粒子对再湮灭释放出虚光子,这样就有可能无限循环往复下去。用费曼图表示如下:
这让人们对于虚光子到底是怎么传播的又疑惑了。所以,量子是真不让人省心,当你越想了解它,它反而暴露出更令人吃惊的不确定性。
总结当我们越深刻地去探寻自然,越彰显出我们的无知。自然一直按自己的方式存在着,至于我们能不能理解,那是人类的事,与自然无关。
这样的量子,谁还敢说他懂?谁懂,谁在装。
欢迎关注@想法捕手,读科学,聊宇宙。恰恰相反。如果量子力学被解密,我们的人生会更加有意义。不过可惜的是,这一天离我们还是比较遥远的。为什么?因为对意识的研究远比对量子力学的研究更重要。现代的我们对意识的认知比量子力学的认知还要空白。量子力学的发现,是科学对人类做出的一大贡献。科学家们已经认识到,人的主观意识观测对微观粒子产生的影响是不可低估的。故把对意识的研究摆在了21世纪重大科研项目之一。
对意识展开研究,就离对灵魂展开研究不远了。意识是比量子更为细腻微小的能量物质。现代的科学仪器还观察不到。但它确实存在。因为我们每一个活着的人,其实就是一个灵魂与肉体的完美结合体。
只要下功夫,很容易。
虽然物理中有“不(要)自(学)量(子)力(学)”这一说法,但其实这只是本专业的一个调侃而已。量子力学这门课虽然是物理基础课中比较有难度的一门,但远远没有大家想象的那么难。如果你学量子力学是想了解这么学科,那么请看曹天元老师的《上帝掷骰子吗》,看完这本书后你对这门学科的了解基本跟双非物理系的普通本科生差不多了。如果你想进阶,可以去网上找网课看一下,推荐钱伯初的网课,不用把每步推导都明白,只要你能认真看完一遍就行,然后可以做一下史守华的量子力学习题集,你对量子力学的掌握程度跟双非院校物理系普通研究生新生差不多。如果你再努努力,把陈鄂生的黄皮书刷明白,你量子力学的水平是不比普通985高校的研究生新生差多少。至于量子力学所需要的前置知识,理工学科学的大物和高数就基本够用了,其他覆盖不到的,刷题的时候可以自己百度。所以说,了解量子力学很简单,一本科普书就足够了,运用量子力学也不难,刷几个习题集就行了。量子力学真正难的地方是解释他背后的机理,但这部分内容是大牛需要做的,与你无关。
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