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根据量子力学效应,多少人同时撞墙才能穿过去一个?

传说茅山术可以穿墙而过,当然大家肯定会一笑置之,毕竟现实中没有一位茅山道士可以做现场演示一番!但作为最严谨科学的量子论,却是支持这种观点的,量子论认为:当我们不去观察时,组成物体的一大堆粒子就会按照波函数的模式弥散开去,它会变成概率波扩散到周围的空间里,所以从理论上来看,一个物体它是有可能穿墙壁的,不过一个人却不行!

关于量子论和波函数坍缩

关于量子论的发展,简直可以写一本精彩的小说,但下文仍然得简单叙述一下量子论的发展过程,要说量子力学的创始者,不得不说两个人!

  • 爱因斯坦和普朗克是量子论的创始者,但也是最大的绊脚石

当然要说他们是绊脚石其实是有点过分,其实两位大佬对量子力学的贡献同样是常人难以企及的!普朗克在解决黑体辐射的过程中无意中以辐射最小的单位量子的的不连续性解决了全波段辐射的计算问题,和实际观测非常贴合,因此量子的概念开始逐渐深入人心,但比较滑稽的是,作为“始作俑者”的普朗克,连自己的量子概念也仅仅用在黑体辐射计算上,其它地方能不用就不用。

赫兹在电磁波实验中发现了光电效应却没有引起重视,但这个问题在爱因斯坦的光电论文中才得到了解决,一定能量的光子才能打出电子,这和连续的概念完全不一样,而普朗克的E=HV的公式揭示了其中的秘密,爱因斯坦虽然因此获得了诺贝尔奖,但除了光电这个量子效应以外,似乎爱因斯坦对于连续性是着了魔一般的追求,而且为之奋斗了一生。

  • 玻尔的原子模型和量子世界的随机性

玻尔是卢瑟福的学生,卢瑟福以α粒子散射发现了原子核后提出了原子的行星模型,但根据经典电磁理论,卢瑟福的原子模型不会存在超过半秒钟,但玻尔认为卢瑟福的原子模型有可取之处,所以将量子化的电子带入了原子世界,提出了玻尔自己的半量子化原子模型。

玻尔无法解释为什么各个电子都有自己的轨道,但泡利提出的不相容原理为玻尔解决了一个大难题,不过玻尔认为卢瑟福的有轨电子中电子的跃迁是随机的,在理论上没法计算出电子的跃迁条件,但爱因斯坦认为连续性是物理世界的基本,不认可这个观点!

玻色子同一基态,费米子不相容

  • 海森堡的矩阵力学和薛定谔波动方程、波恩的概率论解释

为了解决电子的位置和动量中的问题,海森堡引入了复杂的矩阵来解决这个看起来似乎很简单的问题,取得了去巨大的成功,但比较可惜的是矩阵对于任何一位科学家来说,都是一种晦涩难懂的数学,不过薛定谔波动方程的出现,为大家解决了这个大难题,两个都是从经典的哈密顿函数发展而来,两者数学意义上完全是等价的。

但薛定谔的波动方程中有一个无法解释的波函数Ψ无法解释,薛定谔认为是电子的电荷在空间中的实际分布,但波恩不怎么认为,它认为是一种随机的概率,Ψ的平方,代表了电子在某个地方出现的概率!

  • 海森堡的不确定性解释,以及玻尔的补充

当然电子的概率论已经让大家崩溃了,而海森堡随后提出的不确定性原理更是让大家彻底目瞪口呆,不确定性原理认为电子动量和位置是不可能同时确定的!而玻尔则以互补原理即:及将光的粒子性和波动性总结性结尾

至此量子力学的基石,哥本诠释的三大基石都已经交代完毕,当然是不是毁三观就不知道了,但至少接下来的推论肯定会让大家昏倒!

为什么一个物体有可能穿过墙壁,但一个人却不行呢?

物体能穿过墙壁吗?当然不是用茅山技啦,而是正统的量子力学,根据正统的量子力学解释,理论上是存在的!

  • 物体就是一堆不确定叠加态概率云的粒子,理论上它是可能穿过墙壁的

  • 其实这里涉及到了一个观测问题,量子论认为电子的双缝实验中电子同时穿过了两条狭缝,但当我们一开始观测,这个处在概率云模式的本来会同时通过两条狭缝的电子就会坍缩,而至穿过一条狭缝。那么是谁观测呢?是机器还是人?当然必须是人,因为是机器的话会有一个冯·诺伊曼指出的无限复归的问题!而这个问题中也引申出了的一个经典的薛定谔的猫问题:

    将一个杀死猫的装置和一个原子的衰变结合放到一个封闭的箱子里,不观测时,有一半的概率原子会衰变,一半的概率不衰变,所以猫可能死,也可能活,但不观测就不知道结果。

    本来只是一个量子世界的观测和坍缩问题,结果薛定谔的猫这个假设将其和宏观世界联系了起来,我们不观测时猫可能又死又活,但我们也知道这不可能,所以哥本哈根诠释无法解释这个问题,尽管后来有比如多世界或者退相干等多种解释,但哥本哈根诠释宁愿认可那种又死又活的叠加态解释。

    所以从正统的哥本哈根诠释个物体、当我们不观测时,它的就是一堆不确定叠加态概率云的粒子,而这些不确定的、叠加态概率云的粒子会可能因为波恩的概率云模式随机出现在另一个位置,所以当你不观测时、那个物体在撞到墙时,确实有可能化为一缕概率云的模式穿过墙壁,出现在另一端!

    • 为什么物体能穿过墙壁,一个人却不行?

    其实这仍然是一个与观测相关的有趣结果,因为关于薛定谔的猫这个实验还有一个加强版,被称之为“维格纳的朋友”,当薛定谔的猫在箱子里瑟瑟发抖时,尤金·维格纳的朋友则做好了防护措施同样呆在箱子里观测这只猫,理论上这个朋友将会观测到一只处在生死叠加态的猫,也就是又死又活的猫,但事实上这个结果不会发生!

    因为猫无法观测自己的,所以我们会认为猫可能处在生死叠加态,但人则完全不一样,他是一个能观测自身以及猫生死、有意识的活生生的人,所以在他的不断观测中,猫的波函数不断坍缩,所以他要没看到活的猫,要么看到死的猫,绝对不可能看到叠加态的猫!

    同样道理,当这个人跑过去打算穿过墙壁时的同时,他也在不断的观测自己,因此他在跑动到撞到墙上的过程中,一直都在不断观察,最终直到他撞在墙上,这个人的全身粒子也没法变成叠加态的概率云,因为他一直在坍缩中!

    那么把他的眼睛蒙起来呢?对不起,他仍然有手脚可以触碰!那么把他的手脚捆起来丢过去呢,抱歉他仍然有知觉!将麻醉了失去一切知觉丢过去呢?SORRY,请问他此时和一个物体有什么区别?当然我们说的是当前的状态,而不是他的公民性质!

    所以无论多少人撞墙,都不可能有人穿过墙去!

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