量子电动力学(为什么费曼说:没人能搞懂量子力学?是真的如此,还是瞎说?)
物理学家费曼曾经说过:这世界没有人能搞懂量子力学。
如果这句话仅仅出于物理爱好者之口,则不足为奇,毕竟量子力学实在是太难了,发句牢骚也是正常的。
但费曼何许人也,大名鼎鼎的物理学家,诺奖得主,参与过美国曼哈顿计划。
他曾凭借一己之力发展出了费曼图,并用于描述量子力学中粒子的相互作用。
费曼对物理学的贡献远不止于此,他也是量子电动力学的领军人物。可以说,费曼是站在量子力学最顶端的科学家。
所以他能说出这句话一定是有道理的。
费曼说没有人能搞懂量子力学,其实还说了很多话来论证这样的观点。
费恩曼认为即便我们可以利用量子力学发明出电子计算机和其他电子产品。但是这也只是通过经验积累摸索出来的唯象理论,量子力学背后的作用机制我们完全摸不着头脑。
什么是唯象理论?
简单一点说,现代物理学中的很多理论都是唯象理论。我们只管不断大量重复地进行实验,通过实验总结规律。并且利用这种规律改造现实世界。
但是至于实验规律背后的因果关系,我们是全然不知的。也就是说我们只会用,但不知道具体的作用机制。
比如在经典电磁理论中,我们知道电可以生磁,磁可以生电,并且可以利用这些电磁规律发明出手摇磁感线发电机,收音机。
至于电磁相互作用为何如此,其背后的本质却搞不懂。
严格一点来说,经典的电磁理论只是一个表象的理论,其内部必然有更深层的普适理论在起作用。
如今我们知道,电生磁是和电子的自旋以及其他量子效应有关。但是这依旧没有解释出本质。
因为量子力学就是典型的唯象理论。
比如大名鼎鼎的薛定谔方程。
当薛定谔面对量子世界时,发现电子即是波又是粒子,而且可以同时处于不同的位置。经典的力学理论完全无法描述这种现象。
所以薛定谔通过不断地猜,才能推演出可能的数学方程。遇到一种现象就尽可能地描述这种现象。所以整个薛定谔方程就是在不断猜测中发展出来的,最后才形成了薛定谔的偏微分方程。
事实上,如果让你去研究量子力学,你肯定也会迷惑。因为量子世界是在原子级别之下的世界。
这里面的所有物质规律,人类在之前完全没有见过,直接处于懵逼状态。
最违背常识的一个现象就是非连续性。
电子和光子这种基本粒子的运动就是非连续的,也就是说电子从A位置到B位置是直接转移的,甚至都不存在瞬间这种时间概念,而且转移没有过程。
而常识告诉我们,从A位置到B位置肯定是要经历A到B的中间位置。但量子世界中愣是没有这样的过程。
这就是量子力学,你要搞懂为什么会这样,只会陷入到痛苦之中,因为你怎么想都想不明白。
最后你不得不变通思路,既然想不通背后的机制,那就只能认定这就是一种基本的量子现象,基于这种现象然后提出来能量量子的概念,认为能量不是连续的,而是以一份一份的单位进行传递。
还比如量子纠缠,一对纠缠粒子一旦被分开,不管相距多么遥远,都是同时作用的,这种作用甚至不存在速度的概念,所以说超光速并没有意义。
我们如今可以利用量子纠缠这种现象对电磁波信息进行加密,但是依旧无法搞懂量子纠缠为什么会这样?
所以,尽管现在我们可以用量子力学发明很多东西,甚至用很多数学工具量化这些量子现象,但是也只停留到现象,至于量子现象为何如此,没人能搞懂。
这就是费曼的意思,所以世界上没有人能搞懂量子力学是极其精辟的一句话。
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