宇宙如何运行,量子力学迫使天主掷骰子?爱因斯坦:天主才不带这样玩

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“孪生”地球的悲惨命运:为什么火星最终沦为一颗红色死星

想象一下几十亿年前的太阳系。当时的太阳温度和亮度远不及现在,但至少两颗行星(地球和火星)的大部分地表被液态水覆盖。由于大量温室气体的存在,无论是地球还是火星都没有完全冻结。它们的年轻海洋都可能孕育出原始生命,为生物友好型未来铺平道路。

  牛顿力学确立之前,人们对客观天下的熟悉还处于半迷信半理性化的逆境。在牛顿以前,神学依旧占有着西方的主流价值观,但同时又流行起来了愈来愈多的理性派,他们试图用科学理性的头脑来熟悉天下,而不是一昧的笃信天主。这典型的代表即是哥白尼,伽利略,开普勒。牛顿在总结前人的履历基础上,重新构建起来了科学大框架。牛顿力学的确立让人类第一次有了科学大系统,人们熟悉自然征象除了天主,终于有了理性的工具了!   在当时人们的心中,牛顿力学对天体运动的注释很适用,对一样平常生涯中的力学征象注释也很完善。牛顿力学不仅可以注释太阳系中行星运动的轨迹和周期,还可以注释生涯中的自由落体征象。人们行使牛顿力学可以展望月食,日全食,亦可以指导生涯实践中的工程力学问题。
宇宙如何运行,量子力学迫使天主掷骰子?爱因斯坦:天主才不带这样玩   在牛顿力学统治的两百年内,人们也只能用经典力学熟悉一些靠近生涯现实的自然征象,若是牵扯到微观领域,也只能以牛顿力学为基础来推测了。纰谬,应该是预测了!随着电子显微镜的生长,科学家们加倍深入地了解了微观天下的征象。人们预测了分子和原子的存在,随后得到了验证。此后又发现了电子的存在,发现者叫汤姆森。他以为电子就像葡萄干一样平均地镶嵌在原子的内部。随后一个名为卢瑟福的科学家做了一个散射实验,推翻了汤姆森的葡萄干模子。他熟悉电子是绕原子核运动的,电子和原子核之间全是真空。电子绕原子核运动就像是地球绕太阳一样纪律。以是人们也称卢瑟福对电子运动的诠释为行星模子!
宇宙如何运行,量子力学迫使天主掷骰子?爱因斯坦:天主才不带这样玩   之后科学家又发现,电子这玩意还不断地向外辐射电磁波,辐射电磁波的电子能量势必会降低,若是根据卢瑟福的行星模子来注释电子的运动,那么伴随着电子能量的释放,势必会导致电子绕原子核运动的轨道降低,最终落到原子核上,那么就不会存在电子,也不会有光了!
宇宙如何运行,量子力学迫使天主掷骰子?爱因斯坦:天主才不带这样玩   1900年,普朗克提出了能量量子化,标志着量子力学的确立,随后玻尔的分层模子,泡利不相容原理等等都在用量子的概率注释电子的运动。   到现在为止,对电子运动的诠释最受好评的即是哥本哈根学派的电子云模子。电子的确是在绕原子核运动,

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然则并不是像行星绕恒星那样的纪律。电子在原子核外划分处于差别的能级上,当电子自发辐射出电磁波(也就是光子),能级会降低,轨道从而改变。电子绕原子核运动很诡异,你永远不知道电子在下一刻会出现在那里,由于它完全是随机的。
宇宙如何运行,量子力学迫使天主掷骰子?爱因斯坦:天主才不带这样玩   而经典力学告诉我们,倘若知道一个物体的速率和轨迹,我们完全就可以展望这个物体在下一刻会出现在哪。而事实上,电子却对经典力学说“不”! 实在这个时刻就尴尬了,科学家岂非就没有一种方式来量化电子的运动了吗? 科学家最后发现,虽然电子运动变幻莫测,它可以出现在空间中的任何一点,然则电子似乎很偏心那“几个”空间位置,也就是说,电子经常去特定的那些空间位置,并不是说它们不去其他空间位置,而是很少去其他空间位置! 举个例子,你永远不知道天子今晚会宠幸哪个妃子,然则你可以把天子这半年来宠幸某些妃子的次数枚举出来,这样就可以做出来天子宠幸某一妃子的概率漫衍图了!   电子的运动也一样,量子力学的做法就是把电子的运动做成了概率漫衍,科学家可以用概率统计形貌电子出现在某个位置的几率。图中越麋集的部门,也就是电子漫衍概率越大的空间位置!
宇宙如何运行,量子力学迫使天主掷骰子?爱因斯坦:天主才不带这样玩   最后你会发现,微观天下居然是概率统计的,量子力学是确立在概率的基础上的,量子力学的基础无疑是在掷骰子,这也太不靠谱了吧!爱因斯坦信赖,这内里一定有问题,并不是电子的运动就是随机的。一定是我们的认知水平有限,才导致我们无法弄清电子运动的本质纪律,以是才折中的用概率来形貌电子的运动。爱因斯坦曾经质疑量子力学哥本哈根学派的概率论,他对玻尔说,“天主并不会掷骰子”,而玻尔更是自信的回怼到,“爱因斯坦,不要告诉天主该怎么做”!
宇宙如何运行,量子力学迫使天主掷骰子?爱因斯坦:天主才不带这样玩   这是1927年,第五届索维尔会议期间,爱因斯坦舌战玻尔的著名对话。这些对话也诞生了贝尔不等式来验爱因斯坦和玻尔的对错。这个问题延续到至今,就现在的效果来看,爱因斯坦很可能错了。然则贝尔不等式的验证实验还有待完善。

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