1.为何爱因斯坦反对“哥本哈根学派”的量子力学观点?
2.什么是“哥本哈根经典解释”?
3.电话是怎样产生的?它的起源在哪里?
4.量子纠缠实验是否证实了贝尔不等式?
5.求哥本哈根队全名单
为何爱因斯坦反对“哥本哈根学派”的量子力学观点?
我们知道在宏观世界,我们可以利用牛顿力学去预言一个物体将来某时某刻一定会发生什么,但是为啥微观世界就是这么不给力,只能给我一个概率值?
所以这就引发了一个争论:量子力学到底是不是完备的,争论的其中一方当然就是爱因斯坦、薛定谔、德布罗意等,另一方就是哥本哈根学派的波尔、波恩和海森堡等人。爱因斯坦一直认为量子力学只给我概率值不给确定值,这绝对不是一个物理规律应该有的特征,当我掌握了物理规律,那么我可以用这个物理规律去推演将来发生的一切,并且每一个预言都是确定的不应该是概率,所以量子力学不完备,肯定还存在一个?隐变量?,一旦被我们发现,那么我们一样可以像研究宏观物体运动一样,把微观粒子的将来预言确定而非概率。
而哥本哈根则认为量子力学就是完备的,不存在隐变量,微观世界的本性就是:不确定性。所以两派学术争论进行了激烈的交锋,两边都是物理学大咖级别的人物,谁也无法说服谁。那么到底是谁对谁错呢?学术上争论难分胜负,可不可以通过实验来验证到底谁对谁错?
答案是很难通过实验来验证,为什么呢?大家别忘记了我前面讲解量子力学时谈到?观察?对于量子世界的影响,宏观上的观察仅仅是看,微观世界的观察不仅仅看,还能改变被观察者的状态。举个例子,你要去观察一个电子的位置,没观察前电子其实没有固定的位置,电子会在某个局部范围内同时处于多个位置的叠加态(如果不懂叠加态可以看看前面的文章,详细讲解了),如果你一直不去观察电子,电子永远处于叠加态,永远没有固定的位置,当你去?观察?的一瞬间,电子从?叠加态?变回?本征态?开始拥有一个固定的位置,也就是你的?观察?导致电子从?叠加态?变到?本征态?,你的观察和?看到的电子的位置?之间是有因果关系的。那么问题来了?其实我们所能看到的只是观察的一瞬间,发现电子在某一个固定的位置,那么观察前到底是啥样其实谁都不知道,这里就有两种情况。
情况1:观察前电子和宏观物体类似一直运动,且有一个轨迹,电子每个时刻只能处于某一个位置,没有所谓?同时处于多个位置?一说,也没有什么?叠加态?,爱因斯坦学派也是这样认为的。
情况2:观察前电子和宏观物体运动方式完全不一样,电子没有轨迹,电子可以瞬间移动,电子美一个时刻都可以同时处于多个位置的叠加态,只不过每个位置的概率值不同而已,哥本哈根学派也是这样认为的。
大家觉得哪种情况更有可能?爱因斯坦认为情况1是对的,波尔认为情况2是对的,到底谁对谁错?一时之间很难做实验来验证,因为谁都不知道一个微观粒子被观察前到底是啥状态,我们所能做的只能是去观察一下微观粒子然后发现微观粒子处于某个固定位置,而且?观察?本身还会干扰微观粒子的状态,实验又必须?观察?,所以似乎无解了。
但是有一个支持爱因斯坦的大咖出现了,那就是约翰?斯图尔特?贝尔,他是非常支持爱因斯坦的,所以一直想办法做实验来验证情况1的正确性。所以他一直在寻找宏观世界和微观世界的差别,最后终于被他发现了一个本质的差别,这个差别可以非常明显的将?宏观世界的概率?和?微观世界的概率?区分开来,这个就是:贝尔不等式。
什么是“哥本哈根经典解释”?
哥本哈根经典解释即哥本哈根诠释,(Copenhagen interpretation)是量子力学的一种诠释。根据哥本哈根诠释,在量子力学里,量子系统的量子态,可以用波函数来描述,这是量子力学的一个关键特色,波函数是个数学函数,专门用来计算粒子在某位置或处于某种运动状态的概率,测量的动作造成了波函数坍缩,原本的量子态概率地坍缩成一个测量所允许的量子态。
哥本哈根诠释包含了几个重要的观点。
1、一个量子系统的量子态可以用波函数来完全地表述。波函数代表一个观察者对于量子系统所知道的全部信息。
2、按照玻恩定则,量子系统的描述是概率性的。一个的概率是波函数的绝对值平方。(马克斯·玻恩)
3、不确定性原理阐明,在量子系统里,一个粒子的位置和动量无法同时被确定。(海森堡)
4、物质具有波粒二象性;根据互补原理,一个实验可以展示出物质的粒子行为,或波动行为;但不能同时展示出两种行为。(尼尔斯·玻尔)
5、测量仪器是经典仪器,只能测量经典性质,像位置,动量等等。
6、对应原理:大尺度宏观系统的量子物理行为应该近似于经典行为。(尼尔斯·玻尔与海森堡)
哥本哈根诠释不认为波函数除了抽象的概念以外有任何真实的存在。至少,对于波函数是否是一个独立,可区别的实体的整体或一部分,哥本哈根诠释都不做任何表态。
有些物理学家主张,哥本哈根诠释的客观版本允许真实的波函数。但是,这观点是否与实证主义相符合,是否与玻尔的论点相符合,还是个问号。尼尔斯·玻尔强调,科学只注重实验结果的预测,任何其它额外的命题都是不科学的,属于玄学范围。玻尔深深地受到实证主义影响。换个方面,玻尔和海森堡两个人的见解也不完全相同。有些时候,他们的观点有相当大的分歧。特别地,海森堡非常倾向实在论。
电话是怎样产生的?它的起源在哪里?
贝尔在美国发明
电话的发明
作为语音学教授的贝尔以其年轻人的敏锐密切关注着时代的发展。这时,正是工业革命席卷美国的年代,科学迅猛发展,新的技术手段层出不穷。贝尔意识到自己深化语音学研究的主要方向应放在用先进的科技手段来帮助聋哑人克服困难,由此开始了他的科学探索。
在一次偶然的实验中,贝尔发现,当电流导通或截止时,螺旋线圈会发出噪声,很类似于拍电报的“嘀嗒”声,贝尔受到了极大的启发:“在讲话时,如果我能用电流强度的变化模拟声波的变化,那么不就可以实现用电传送语音了吗?”
由于对自己电学知识的怀疑,贝尔首先把自己的想法告诉了几位电学界人士,可是听者都对他加以嘲讽:“好好研究你的聋哑人问题,你不懂电学,别异想天开!”贝尔并不泄气,决心去求教约瑟夫·亨利这位当时的大物理学家。贝尔向亨利陈述了自己的发现,并详细解释了用电传送语音的设想。同时,也谈了自己的困难——对电磁学掌握得不够。他自己很犹豫,是发表自己的设想,让别人去做,还是自己去努力实现它呢?
大科学家亨利肯定了贝尔的这一设想,要求贝尔对电磁学知识必须“掌握它”。贝尔由此下定决心自己先丰富知识。许多年后贝尔回忆道:“没有‘掌握它’这个令人鼓舞的字眼,我是绝对发明不了电话的。”
贝尔回到波士顿,开始认真钻研起电磁学来。为此,他辞去了波士顿大学教授的职务。他还需要用设备的方式将电磁学和声学熔于一炉,他需要一位得力助手。在一个偶然的机会里,贝尔遇到一位年轻的电气工程师,名叫沃森特,他对贝尔的理想坚信不疑,表示一定要全力以赴来帮助贝尔。这样,两人成为终生战友。
时代的发展注定了电话的发明。当时,莫尔斯发明电报机后,由于其传送速度快,很快受到了各国的重视并得以广泛应用。但当时很多有识之士都意识到:有的电报需事先拟好电报稿,有的还要查电码本译成电码,再把电报稿交给电报局拍发出去。要等回电,同样也要经过这样一个过程,往返一次要等不少时间。因而人们开始对电报感到不满足了。人们想到,既然电报是用电流的断和通来传送信号,那么能不能用电流断通的原理来传送人们说话的声音呢?
1860年,德国发明家莱斯,第一次成功地用电流传送了一段让人感觉到像旋律的声音,虽然不是人的说话声,但这也是一个了不起的发明了。他为他的装置起名叫做“telephone”,这个名字就成了“电话”的名字,一直沿用至今。
贝尔的探索正顺应了当时社会发展需要。贝尔和沃森特两人,一边研究电声转换原理,一边设计实用的机械。
在一次实验中,沃森特和贝尔分别在两个房间里做实验,他们在两个设备之间用电线相联着。沃森特的机器上的一个被粘在磁铁上了,他漫不经心地拉开了,就在此时,贝尔突然发现自己机器上的在颤动,并且发出了声音。
这一发现使贝尔产生了很大的兴趣,并由此产生了新的构思。他想:人说话的声音是一种空气振动,如果对着一块薄铁膜片说话,会使膜片振动;如果在膜片后面放一块电磁铁,膜片振动会改变与电磁铁的距离,使电磁铁的磁力线发生变化,电磁铁线圈中就会感应出相应变化的电流。这个电流顺着电线传送到对方同样装置的电磁铁线圈中,就会使电磁铁的磁力线发生变化,吸动它前面膜片,从而发出声音。
贝尔把这个想法告诉了沃森特。沃森特很同意他的想法,他们立即开始动手研制,并在1875年6月3日制成了最简陋的“电话机”。这种电话机只能传送单音,还不能传送人的完整的话,但他们认为,研制思想是对的,差的只是在工艺上太粗糙。
不久,他们又经过反复试验和改进,终于取得了突破性进展。当时他们两人在连续几天几夜的持续实验后,非常疲惫,沃森特头戴受话器在另一房间里休息;贝尔在房间里操作机器时,不小心把硫酸溅到腿上,由于疼痛,贝尔情不自禁地对着话筒呼喊起来:“沃森特先生,快来呀!我需要你的帮助!”沃森特从耳机中清晰地听到了贝尔的呼喊,他激动地跑到贝尔房间里,不管不顾地抱着贝尔说:“知道吗,我们成功了!”
当天夜里,贝尔怀着激动的心情给妈妈写信说:“今天对我来说是个重大日子,我们的理想终于实现了!我觉得,把电线架到房子里的日子就要来临,朋友们不必离开家就可以互相交谈啦……”
当天夜里,贝尔的邻居们奇怪极了,为什么今天没有喊叫声呢?好心的邻居们两年多来一直在默默地忍受着他们那毫无结果的大喊大叫,两个敢作敢为的青年,今天终于能够感激地请邻居们分享他们成功的喜悦了。
梅布尔·哈伯德,贝尔的妻子,作为一个聋人,曾经协助贝尔在语音学上作出了很多贡献,今天虽然听不到电话里的声音,但她看到邻居们争先恐后地在电话机前听着、说着,就高兴地用哑语的手势告诉贝尔:“我太高兴了,祝贺你!”
贝尔对样机进行了不断的改进,半年后,制造的样机就可供实用了。1876年2月,贝尔的发明申请了专利,编号为174465。
这机器在今天看来,还是非常简单的,而且它只能向一个方向传话,尽管它用起来还不太方便,但能及时地传递别人的话,比打电报方便多了。当年,贝尔和沃森特就借用电报的线路进行了相距几十公里的通话试验(当时电报还是有线的),验明了电话的可靠性。
量子纠缠实验是否证实了贝尔不等式?
量子纠缠被证实,也意味着哥本哈根学派对微观粒子性质的设想成立。
量子纠缠被实验证实,看似不可能的现象或荒诞不经想法、异想天开的脑洞大开,都有可能在一个奇妙的环境中或条件下就是成立的。
关于量子纠缠:
量子纠缠被证实,表明一些权威的理论在一定条件下是权威成立的;但到了另一个条件可能就不成立;我们既要继承发扬前辈权威的定论、结论,但更要继承发扬前辈的勇于探索的精神,敢于质疑、敢于创新。
实验直接证实的是量子纠缠不适用贝尔不等式,合理的解释是量子态唯一。
求哥本哈根队全名单
2 拉斯·雅各布森拿斯积及臣Lars Jacobsen 丹麦 后卫 181cm 75kg 19-9-20 0 0
3 乌尔马斯·罗奥巴Urmas Rooba 爱沙尼亚 后卫 179cm 74kg 18-7-8 0 0
6 托比亚斯·林德罗斯宁达洛夫Tobias Linderoth 瑞典 中场 177cm 72kg 19-4-21 0 2
8 哈尔特·伯·诺热加德Hjalte Bo Norregaard 丹麦 中场 182cm 74kg 1981-4-8 0 0
8 麦克尔·塞伯保尔Michael Silberbauer 丹麦 中场 183cm 71kg 1981-7-7 0 3
11 弗雷德里克·贝尔格伦德Fredrik Berglund 瑞典 前锋 180cm 80kg 19-3-21 0 0
11 拉扎克·平邦Razak Pimpong 加纳 中场 174cm 78kg 1982-12-30 0 0
11 马尔库斯·奥尔巴克艾比克Marcus Allback 瑞典 前锋 180cm 77kg 13-7-5 0 2
12 托马斯·罗尔·拉森Thomas Roll Larsen 丹麦 中场 184cm 80kg 17-3-12 0 0
13 阿蒂巴·哈钦森艾迪巴赫捷臣Atiba Hutchinson 加拿大 中场 187cm 70kg 1983-2-8 0 0
14 迈克尔·格拉夫加德Michael Grgaard 丹麦 后卫 187cm 88kg 18-3-4 0 3
15 布雷德·汉格兰德Brede Hangeland 挪威 后卫 194cm 85kg 1981-6-20 0 0
16 丹·托马森Dan Thomassen 丹麦 后卫 179cm 77kg 1981-3-24 0 1
18 卡斯滕·弗莱德加德Carsten Fredgaard 丹麦 中场 183cm 78kg 16-5-20 0 0
21 巴拉兹·拉伯克斯基Balazs Raboczki 乌克兰 守门员 190cm 88kg 18-1-9 0 0
22 奥兹卡·温特Ozcar Wendt 瑞典 中场 180cm 79kg 1985-10-24 0 0
22 莫尔滕·贝托尔特Morten Bertolt 丹麦 中场 184cm 76kg -2-12 0 0
22 耶斯佩·格伦夏尔干查Jesper Gronkjaer 丹麦 中场 187cm 70kg 17-8-12 0 1
23 威廉·卡维斯特William Kvist 丹麦 中场 184cm 80kg 1985-2-24 0 1
24 耶佩·布兰德鲁普Jeppe Brandrup 丹麦 中场 184cm 78kg 1985-6-3 0 0
27 马丁·贝尔博格Martin Bernburg 丹麦 前锋 188cm 80kg 1985-12-23 0 2
28 马丁·伯格沃德Martin Bergvold 丹麦 中场 184 71kg -2-20 0 3
28 安德雷·贝格多尔莫贝杜姆Andre Bergdolmo 挪威 后卫 187cm 78kg 11-10-13 0 1
31 本尼·高尔Benny Gall 丹麦 守门员 191cm 92kg 11-3-14 0 0
32 彼特·穆勒Peter Moller 丹麦 前锋 190cm 81kg 12-3-23 0 0