宇宙吧 关注:761,337贴子:6,276,467

回复:原来你是这样的物理学(二)“龟速更”

只看楼主收藏回复

读到这里是否勾起了你哪天马行空的想象力呢?试想,是不是不停挥掌,只要挥掌的次数足够多,就会隔空给某人一记耳光呢?
在现实世界中你也没亲身经历过此种体验,那么是量子规则错了吗?
此层的目的就是为了叫停大家哪妙趣横生的臆想,回到一个熟悉而残酷的现实。
回看55层的配图,我们说当时钟群跃迁到x点,如果用一个时钟去表示,那么这个时钟指针已经非常短了,也意味着在x点找到粒子的概率极小。另外如果我们更加细心为起始的时钟群画上更多的时钟,而不是像55层配图哪样马虎了事,那么有一个细节应该被我们所察觉。
那就是如果我们要为起始时钟群设置更多的时钟提高精确度,那么在时钟1与时钟2的中间我们可以加入一个时钟,不难看出这个新增时钟到达x点它将转动101个整圈,这好像只是增加了最终到达x点时钟指针的长度而已;但是如果我们在时钟1到新增时钟中间再加一个时钟那情况就有别于以往了。因为这次新增的时钟到达x点转动了100.5圈,这意味着这次增加的起始时钟的指针是指向6点钟方向的。
也就是说时钟1和2之间1/4与3/4的地方;时钟2和3之间1/4与3/4的地方要设置的时钟都是指向6点钟方向的。
增加到9个时钟所代表的起始时钟群有5个指向12点钟方向;4个指向6点钟方向。
将这些时钟叠加起来到达x点的时钟指针将比先前我们预计的还要短更多,因为起始时钟群在叠加的过程中大部分都被抵消了,例如这里我们设置的9个时钟抵消后只剩下1个指向12点方向的时钟。这也意味着在x点找到粒子的概率将更小,小到我们只能说找到它的概率不是0而已。
牛津大学一位教授,詹姆斯宾尼为这个现象命名“量子干涉的狂欢”名字起得挺2的。所以因为这种大规模的量子干涉我们熟悉的事物才不太会从我们眼前消失又在宇宙中的某处出现。
那么这样的量子规则是不是显得有些多余呢?并不多余,我们应该考虑如果x点没那么远的情况会是怎样的,我意思是如果x点距离时钟3,连1个单位长度都不够,意味着起始时钟群到达x点哪些时钟指针连一个整圈都转不到,呵呵!大家用这个规则算一下便明白,这正是“海森堡不确定性原理”
虽然量子干涉的狂欢把大部分指针给抵消了,我们仍然得到一个概率让粒子在某些我们难以察觉的瞬间出现在宇宙中的其他地方,下面不如就针对这个去说一说。
我是个宅,对二次元产物有着浓厚的兴趣。曾经追逐过一本在“电击文库”上连载的轻小说《魔法禁书目录》,这本轻小说也在多年前已经得到动画化。作者廉池和马曾写下一个给读者们颇具嘲讽的小桥段,动画化后这个小桥段有些小改动,出现在第一季13集。小萌老师为恩蒂克丝讲解什么是“超能力”,原文小萌老师的“科普”对象是她的学生上条当麻。
小萌老师拿着一个小盒子,在当麻面前把一粒巧克力放进盒子,关上。问当麻“盒子里面有什么?”当麻说,当然是巧克力啊。小萌老师就说“超能力者可能会说,不知道,因为这是属于他们的现实”
这一段被广大读者吐槽,分分表示懵逼了,看不懂。事实上作者是嘲讽读者们知道得太少了就不要追究什么鬼超能力了。
今天在这里我就给大家说明白这个桥段究竟在讲什么。
我们要把小萌老师的道具换一下,这样使得数据不会太夸张。把小盒子换成火柴盒,而巧克力换成一粒沙子,这粒沙子1微克,就是1千克的一百万分之一。
我们通过上面的方法我们可以算出沙子要自发地从火柴盒中消失,大约需要10^21秒。这大约是6×10^13年,这是宇宙目前年龄的1000倍。因此这种沙子自发跳出火柴盒的事在我们身边都没发生过。
量子力学是奇怪,但是并没有奇怪到让一粒沙子在没有外界帮助下就跳出一个火柴盒外面。


来自iPhone客户端59楼2017-05-30 22:47
收起回复
    还更吗?大神!!喜欢看你写的


    IP属地:湖南来自Android客户端60楼2017-06-03 22:58
    回复
      顶你


      IP属地:安徽来自Android客户端61楼2017-06-06 14:42
      回复
        当我们了解了这么多之后,我们去看看人们是怎样从量子理论中得到弦论的启发的。顺便我们也一并解释玻尔的原子模型,电子为何不会螺旋式路径坠入核中。
        现在我们应该把注意力放在一些生活中可见的事物当中,例如……游泳池,或者你哪心爱的吉他。
        当有人跳进泳池,池中的水就会激起水波;当你用弦拨弹起吉他,吉他弦就会震动,而吉他弦震动时的样子就像我们前面所提到的正弦波。
        我们称这样的波叫作“驻波”,因为这些波是被锁在一定空间里的,不会无止境地扩散开来。泳池水波被困在泳池当中,吉他弦震动所发出的声波波长也取决于,弦枕与你的手指压在指板的哪个位置。
        我们再回头看看玻尔的原子模型,如果原子就像一个泳池,或者像一把吉他,它锁住了电子,而我们又把电子量子化(就是我们可以从波的角度去看待电子)。那么电子其实跟困在泳池中的水波很像。然后根据前面我们所总结的,我们会在波峰之处会有大概率找到电子。那么电子轨道这回事就不太难理解了。
        而一个基本粒子可以看作波,较为可视化地形象一些它就像震动的吉他弦,这就是从量子理论到弦理论的一个启发性思想。弦是震动的,并且被锁住,哪就是弦概括性的形象。


        来自iPhone客户端62楼2017-07-20 16:29
        回复
          51层层主希望我讲一下 约翰惠勒 送给 爱因斯坦 的百岁贺礼“延迟选择实验”。
          拖了很久,在更新完上一层之后终于是时候浅谈一下了。
          其实随便搜索一下“延迟选择实验”你都能得到关于该实验的详尽构思,只是由于哪些本来化繁为简的设计实在有些为原本实验初衷蒙上了扰乱逻辑的色彩。例如哪些半透镜,反射镜。让人难以理清该实验的奇妙之处。
          如果只是思想实验,不去追求该实验是否能在现实世界上实施,那么该实验其实并不复杂。它只是一个单纯的单电子双缝实验,不过实验设备将变得无比巨大。
          巨大到一个什么程度呢?假设原本单电子双缝实验中的“缝”扩大到成一条“隧道”。
          现在我们假设这两条“隧道”从入口到出口有1光年那么长。
          现在我们发射电子的精密仪器开始发射电子,一个月发射一个,一个接一个地发射。许多年后我们便得到巨型接收器接收到的干涉条纹,这个结果显示了两条隧道都成为了每个电子的路径。也就是说每个电子都必须同时穿过两条隧道(熟悉单电子双缝实验的你应该对这点不会有太多疑问)
          某一天,我们关闭其中一条隧道的出口。暂且把这条隧道为A隧道,次日我们又关闭了A隧道的入口。按我们的常识应该能在封闭后的隧道A里面找到电子。但是量子理论却告诉我们隧道A里面根本找不到任何从设备发射出来的电子。神奇就神奇在这里。就像本应该有12个电子从A隧道前行,我们把出口堵上即使电子原路撤回,能撤回的电子最快的也需要一头半个月的时间才能撤回,而我们第二天就把入口也堵了就应该困住了电子。然而这些电子就像进入了A隧道后在我们堵住隧道出口的瞬间就抹除了自身在A隧道前行的所有历史。就因为这个现象所以实验才得名“延迟选择实验”,也正因为这个现象,人们指其打破了因果率。电子进入A隧道是因,结果是我们堵住了A隧道的出口,电子就从未进入过A隧道,就是这样反常的现象。
          那么怎样去理解才好呢?在更完上一层之后,我们便可以用驻波去解释。关上A隧道的瞬间,事实上就是改变了整个系统的驻波形态。就在这个瞬间后电子存在于A隧道的概率变得极低,低到接近0,所以我们在A隧道里找不到电子。
          其实早前已经讲到过量子的这个特性,可能没放在这种情况下说明大家没觉得有多么惊奇,那就是粒子能瞬时跃迁到宇宙任何一点。关于波包的瞬时性质,原本我们不会太在意速度,现在建立起这个思想实验容易把思维拖向“超光速”这种伪命题的方向。电子只是依照了它的量子特性行事,如果你接受了量子理论,这样的结果事实上最正常不过了。


          来自iPhone客户端63楼2017-07-23 00:20
          回复
            顶顶顶顶


            星座王
            点亮12星座印记,去领取
            活动截止:2100-01-01
            去徽章馆》
            IP属地:重庆来自Android客户端65楼2017-08-28 23:13
            回复
              1


              IP属地:福建来自iPhone客户端66楼2017-11-05 20:29
              回复


                IP属地:甘肃来自Android客户端67楼2017-11-05 20:38
                回复
                  很好的科普贴啊,虽然有几个月没更新了,但所有对物理感兴趣的都应该看看。


                  IP属地:湖南68楼2017-11-05 22:28
                  回复
                    先有思想实验,后才能有数学模型,物理学不是单纯的数学,它比数学有意思,因为它是对数学进行应用,数学不是它的主要目的,它的主要目的是为了建立起物理模型,再根据物理模型建立数学概念,爱因斯坦之所以能建立引力场方程,是因为他做了一个叫升降梯的思想实验,明了了引力产生的原因是质量扭曲了时空,如果没有这种物理模型上的概念,是不可能建立数学模型


                    IP属地:湖北72楼2018-05-28 16:45
                    回复
                      有趣


                      IP属地:福建来自iPhone客户端87楼2018-10-07 01:59
                      回复
                        全看完了 感觉世界真奇妙
                        也知道了 关于预感 感应 附体这类的超自然现象 是可以用科学解释的
                        明白了 我们人类感知的世界 是个电磁的世界
                        与其说 电磁的世界 不如说人类脑子是个电磁处理器
                        超出处理能力外 就不能知道了 那么 真实的世界是个什么样 永远不知道
                        人类为什么要研究 因为智慧 这是本能
                        研究有什么用 说到底 就是一个玩的过程 没什么用
                        不管多高的科技 自然规则限制了极限
                        不管多高的智慧 也不过是一种动物 其实一种物质组合体 躲不开有到无的运动过程
                        吃好睡好 感情好 做好繁殖的责任 直到人类灭绝 那就行了
                        都是瞎折腾 最终的结局 都是无


                        89楼2019-01-18 14:20
                        回复


                          星座王
                          点亮12星座印记,去领取
                          活动截止:2100-01-01
                          去徽章馆》
                          IP属地:广东来自Android客户端91楼2020-10-19 19:43
                          回复