2019-04-15 21:48:02
关于量子物理学的七个常见神话

多年来,我一直在推广量子物理学,这是我的研究领域。一般公众认为这个话题很吸引人,而且书籍和杂志的封面往往都是它的谜团。在这个物理学领域出现了一些误解,我的目的是看看揭示其中七个神话的事实。

别担心,阅读本文时,您不需要了解量子物理。我将主要解释量子物理学不是什么,而不是它是什么......

1.“量子物理学就是不确定性”

错误!量子物理学可能是人类有史以来设计的最精确的科学学科。它可以极其准确地预测某些属性,小数点后10位,后面的实验确切地证实了这一点。

这个神话部分源于Werner Heisenberg的“不确定性原则”。他表明,两个量的准确度是有限的 - 例如粒子的速度和位置 - 可以同时测量。当量子物理学用于计算其他量时,例如原子的能量或磁性,它的精度令人惊讶。

“量子物理学无法可视化。”

量子物理学描述了通常“奇怪”且难以投入图片的物体:波函数,叠加状态,概率幅度,复数等等。人们常说只能用数学方程和符号来理解它们。然而,当我们教导和推广它时,我们物理学家总是在表达它。我们使用图形,绘图,隐喻,投影和许多其他设备。这也是一样,因为学生甚至像我们这样的资深量子物理学家都需要对被操纵对象的心理形象。有争议的部分是这些图像的准确性,因为难以准确地表示量子对象。

物理重新构想的研究团队与设计师,插图画家和视频制作者合作,寻求“绘制”各种形式的量子物理学:折叠活动,图形小说,雕塑,三维动画,以及等等。

“甚至科学家也不太了解量子物理学”

作为该领域的主要亮点之一,理查德费曼自己说:“我想我可以肯定地说,没有人理解量子力学。”但他随后立即补充道:“我要告诉你大自然的行为。”尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)是该学科的创始人之一,他给出了一个很好的总结:“那些在第一次接触量子理论时不会感到震惊的人不可能理解它。”

物理学家确实理解他们在操纵量子形式主义时所做的事情。他们只需要将自己的直觉适应这个新领域及其固有的悖论。

“一些杰出的理论家提出了量子物理学的整个概念”

量子物理学的整个历史恰恰相反:实验室实验在一开始就引发了意想不到的结果,如光电效应,黑体辐射,原子的发光光谱等。当阿尔伯特爱因斯坦,马克斯普朗克,尼尔斯波尔和其他人试图提供解释时,才有辉煌的理论家进入现场。

随后进行了进一步的基础实验,包括奇怪地从镍反弹的电子,奇怪地被磁场偏离的银原子,低温下完美导电的金属等等。然后再次出现了理论和概念:引入了二元性,自旋或超导性。理论与实践之间高效的“来回”交流是物理学的基础。除非极少数情况下,否则通常会先进行实验。

“爱因斯坦是量子物理学中最大的敌人”

可怜的老阿尔伯特爱因斯坦经常被描述为量子物理学的恶毒对手,可能是因为他的名言“上帝不与宇宙玩骰子”。然而他并没有反对它,更重要的是,他创造了它! 1905年,爱因斯坦根据马克斯普朗克的着作撰写了他的基础文章“关于光的生产和转化的启发性观点”。在其中,他提出光是由小的,个体的和量化的物体组成的,称为光子。这就是他获得诺贝尔奖的事实,实际上并非他对相对论的研究。

爱因斯坦可能因为与尼尔斯玻尔的讨论而获得了声誉,特别是在解释和量子现实的概念上,因为他不接受非局域性的概念。后来,纠缠和违反贝尔定理的实验证明他错了,并证明没有隐藏变量。爱因斯坦完全理解量子物理学的相关性,他只是遇到了一些问题,特别是在地方性方面。

6.“量子物理学没有实际用途”

量子物理学可能是现代物理学中最有用的学科:一旦物理学家理解光,原子和电子是如何工作的,他们就能够操纵它们。激光,医院核磁共振,LED,闪存,硬盘 - 以及最重要的晶体管和电子产品 - 所有这些技术都是由量子物理学家发明的。

7.“量子物理学可能解释某些替代疗法和其他谜团”

许多相信超自然现象和某些“疗法”的人声称受到量子物理学的启发。印度裔美国人迪帕克乔普拉是这种方法最着名的支持者之一。他发展了一种量子神秘主义,其中伪新时代的灵性在科学术语中找到了它的证据,如“人体量子体本质”,“能量和信息的局部场与控制论反馈循环”,以及“协调量子力学体“。然后他声称在心灵,意识,物质和宇宙之间建立量子关系。 “量子疗法”还提供基于身体的护理协议,被视为“振动和能量场”,主持“振动状态”和“生物共振”。

这在两个方面是不诚实的。第一个技巧在于使用科学术语来神秘化量子物理学,而实际上并没有神秘感。实验室实验和日常生活已经证明其有效性。另一方面,这些疗法或信念所描述的现象都没有任何科学依据。最重要的是,词语表示量子物理学中非常精确的含义,并且它们在这些伪科学中被完全滥用。

当量子特性外推到人类尺度时,可以发现更多的作弊行为。绝对清楚的是,诸如状态叠加或量化之类的量子特性并不适用于人类生活世界。 2012年诺贝尔奖获得者Serge Haroche用他的实验证明了这一点。当一个对象与其环境交互太多而变得太大时,它就不再是一个量子对象。

但是,我不想判断那些希望测试这种方法的人,这种方法属于信仰领域,而不是科学领域。当然,每个人都可以按照自己的意愿行事。我只会要求人们不要假装它在量子物理学中有任何科学依据。任何此类声明都是错误的。

而已!我希望我能成功地揭穿量子物理学。最后,它就像任何其他科学学科一样。

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