量子力学杂谈

$part.0$：引言🤠：

薛定谔的猫，即为量子力学中最经典的一个例子。本篇日报就来讲解一下本实验以及量子力学相关内容

$part.1$：实验介绍：

准备物品（主要）：

• 一只活着的猫。

• 少量的镭：镭的衰变（会放出$\alpha$粒子），但是只知道它的半衰期（即原子核衰变一半所需要的时间），也就相当于我们只知道了$\Delta$，而开始衰变的时间是不确定的

• 氰化物：就是个用来毒猫的，装在一个瓶子里，瓶子被砸碎会导致猫被毒死

• 锤子：$\alpha$粒子会触发电子机关，使锤子砸向装有氰化物的瓶子（保证砸碎）

• 密闭容器：保证一旦释放毒气猫必死

开始试验：

将以上物品都装入密闭容器中（组装可见上图），镭衰变存在几率，也就是说猫的死也有一定的几率（根据物品栏的注释，相信这不难明白是为什么）

而在量子力学中

放射性的镭处于衰变和未衰变两种状态的叠加

这就导致了：

那只猫处于活猫和死猫两种状态的叠加！！！

死去活来，强颜欢笑

但是生活中的正常生物都不会有这种情况。

由此，这个实验被称为量子力学的起源

$part.2:$ 量子力学

概述：

量子力学（Quantum Mechanics），为物理学理论，是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。

它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。现代物理学两大烧脑基础

量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一，而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。

起因：

19世纪末，人们发现旧有的经典理论无法解释微观系统，于是经由物理学家的努力，在20世纪初创立量子力学，解释了这些现象。

一些有趣的例子

当然，量子力学博大精深，如果认真学的话会吐血深感其中的奥秘，所以以下介绍几个经典例子，可以更通俗的了解量子力学，而不会第一次就看到复杂的公式而打消兴趣。

e.g.1:黑箱中的电子

假设在一个不透明的箱子中有一个电子，如图

但是其实是看不到它的具体位置。

• 这时，我们根据哥本哈根的解释——在盒子中任何一处找到电子的机会是均等的。

但是好像是个人都会这么想。

换一种说法，就是伴随着电子的概率波均匀地分布在盒子中。

什么是概率波？

概率波 ，就是物质波，指空间中某点某时刻可能出现的几率。

• 自由电子：波函数就是行波，就是说它有可能出现在空间中任何一点，每点几率相等。

• 如果被束缚在氢原子里，并且处于基态：它出现在空间任何一点都有可能，但是在波尔半径处几率最大。

举个形象的例子：你现在虽然坐在电脑前，但是也是有可能在火星上，不过只是概率特别小而不可能被观测到。

可以看做这个点未来可能移动的轨迹

现在，假设一块木板掉落在了盒子中间。

此时黑箱被均匀的分割成两部分。

根据常识，我们知道电子不是在这边就是在那边（电子很小不考虑切割）

但是，哥本哈根又说了：概率波仍然均匀的分布在两端。

也就是说在黑箱任意一侧都有相等的概率找到电子。

但是，一旦一个人向里面看一眼（且看到了电子的位置），那么波函数就会发生坍塌。

波函数坍塌？

我们可以将这个形象的认为是（这个更靠谱）：

• 一个人向空中抛了一个骰子

• 骰子还未落地时，不知道点数的几率，这时就是一个波函数。

• 骰子一落地就可以发现最终的结果，这时，就相当于波函数“坍塌”了。

也可以这么理解：

好几个共同发展的概率波，一旦其中一个被观测到（被验证），其他几个就会下降（被观测的概率波为1了），此时就是坍塌。

这时的电子就不再是以“概率”的形式体现，而是真实存在的了。

此时，如果关闭箱子，停止观测，由于我们已经确认过电子的位置且有隔板，那么此时这对概率波就会立即填满电子所在的这一次。

• 前面说了一个火星和电脑的比方，这里类比一下，还有极小的概率使得电子位于另一侧甚至在黑箱外，但是由于过小就被忽略了。

到这里，实验大概结束了。

但是，一位物理学家鲍尔戴维斯又换了一种更简明的方法阐述这个实验。

假设在隔板两侧分别有一个电子“幽灵”

此时，只要有一个观察者看到任意一个，那么他就会变为真实的电子，同时另一个会消失。

哥本哈根：

注意到上文中大量提到了哥本哈根，于是简介一下。

因为在网上搜除了是个地名就是影片