如題
雖然很怕大家打槍我,不過糾結很久,加上看不懂網路資料,
所以還是向各位大大發問OTLL 希望能少一點術語、方程式
然後請別問我為什麼問這個,文科又用不到...之類的,
好奇心不行嗎ˋ_ˊ!!!!

我目前的理解程度是這樣(可能包含錯誤理解,請大大手下留情):

古典物理大概是指牛頓以來至相對論出現前建立的物理理論體系,
比較偏向巨觀對物體運動方式的觀察。
量子物理則是從微觀角度去解釋,古典物理所無法解釋的現象。

...大概就只理解到這裡
然後我不懂為什麼每個解釋量子物理的文章,都要先講一遍電子狹縫實驗,
也要提過一遍量子物理發展史,
他講完了我還是不懂「什麼是量子物理」啊...

以上>< 請各位鞭小力拜託!!

熱門回應

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古典物理就是在說: 粒子就是粒子,波動就是波動喔
(你就是你,我就是我)

量子物理就是: 粒子也可能是波動,波動也可能是粒子喔
(你怎麼知道你不是我,說不定我也是你啊,你裡面有我,我裡面也有你啊)

J

共 23 則回應

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比較不複雜的語言是指英語嗎??

中原SM女王
已經刪除的內容就像 Dcard 一樣,錯過是無法再相見的!
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古典物理就是在說: 粒子就是粒子,波動就是波動喔
(你就是你,我就是我)

量子物理就是: 粒子也可能是波動,波動也可能是粒子喔
(你怎麼知道你不是我,說不定我也是你啊,你裡面有我,我裡面也有你啊)

J
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薛丁格貓的實驗是用中文寫得嗎,完全看不懂囧
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不要問 妳會怕
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電子狹縫實驗是一個證明"波粒二象性"的實驗^^

話說也許你可以看看這個XD
量子力學入門by維基
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去Google三分鐘科學 找量子...來看 ,基本上還是覺得方程式才是能最簡單的說明量子物理的方式
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1. 因為電子狹縫實驗適量子力學的開頭,提出證據即使是電子是粒子,在雙狹縫仍然發生干涉,即是具有波動性。

2. 因為量子物理太難了所以一定邀先提些比較好懂得歷史來充數

3. 量子物理就是,從微觀的角度來看粒子,因為粒子用古典物理去看就是一直被打臉
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只要一個東西越來越小,你就越不能確定他在哪裡
但是他就越可能出現在任何地方。

量子力學最大的好處是,他提供了諸如"為什麼車鑰匙常常不見"、"為什麼還沒有集滿的點數卡明明放在錢包時要結帳卻找不到"、"為什麼這個東西會出現在這裡?我之前明明放在別地方啊"等等事件更數學化和科學性的描述。

Post images
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西門慶大人,我真的覺得那只是記性差的藉口而已WW

羊肉燴飯
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B8: 謝謝你!!! 我有去找來看了!!!! 然後就把他附在底下的雙狹縫實驗動畫一起看了,真的好驚人OAO" 有看比較有感覺XDD 如果你覺得方程式才能解釋為什麼的話,希望你能試著解釋看看!!! 我會試著理解!!!
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B7: 我就是看了那個才覺得越來越糊塗的QQ
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說在前面,我也沒有真的理解量子物理

為什麼大多文章要先提電子狹縫干涉實驗跟其他歷史
我想是因為量子物理帶給學物理的人太多驚奇與不解了
所以在解釋量子物理時,大家都習慣順著這段歷史來講
因為這段歷史是物理學家打破自己舊有觀念的歷史

要理解量子物理,得先從古典物理講起
一般文章會說,古典物理是解釋巨觀現象,這個講法嚴格來說有點誤導
古典物理其實並沒有限定討論的範圍,只是我們後來發現,古典的說法只在巨觀下比較符合實驗結果

那古典物理到底在說什麼?
其實古典物理的出發點很簡單,根據我們日常經驗,我們先把東西分成一顆一顆的「粒子」來討論,研究他的行為
舉例而言,我們可以把一顆球看成一顆粒子,研究他的運動軌跡
根據日常經驗,這類「粒子」,我們可以講清楚他在哪裡,速度是多少,而且他的能量跟其他物理量是可以連續變化的
除了粒子,古典物理中還有另外一種東西,叫做「波」
相對於粒子,波是一個分布於空間中一個範圍的東西,他可以帶有能量、動量之類的物理量,同樣的,這些物理量是可以連續變化的;舉例而言,電磁波跟聲波都是波動
粒子跟波的主要差異在於,粒子的物理量是集中於一點的,而波是散在一個區域的

(上面的這段,關於粒子跟波,其實並不是很容易理解,如果哪邊不懂,再詳細解釋)

講完這些,我們才能進入正題
因為要理解量子物理,必須清楚他跟古典的差異

前面的二分法在19世紀前大家用得很開心,而物理學也的確解決了許多問題
但,在20世紀初,大家發現,從前面的方式出發,是沒辦法解釋一些實驗的

我們後來發現,前面的兩個假設如果我們修正一下,我們可以解釋很多以前不能解釋的問題

首先,粒子跟波,我們發現,是沒辦法區分的

今天我研究一顆球(粒子),古典的人會說,我知道他的速度、位置、能量;但量子物理說,你沒辦法講清楚他的位置,他是散在空間中的;其他物理量也是類似,你沒辦法講清楚他的動量是多少,他的動量是散在「動量空間」中的。
用比較物理的講法,我們的物體在「相空間」中不再是很精確可以描述的一個點了,而是會散開來在一個區域,而這是古典中波才有的特性。
(而他散開的程度有最小限度,這就是測不準原理,不過這邊不影響定性解釋,所以如果有興趣再仔細講)

這正是電子雙狹縫干涉證明的;在古典中大家都期待這種二分可以成立,所以可以想像,當大家第一次發現粒子也有波的特性時,大家的世界都崩毀了

反過來也是。對一些原本我們認為是散佈在空間中的東西,像是光波,在實際測量時,卻可能表現得像是粒子,像是光電效應的實驗,大家發現光有些情形看起來是一顆一顆的,於是大家的世界再度崩毀

(會這樣的原因是我們做測量時,波函數會崩塌collapse,所以有些測量方式看起來像是粒子,有些像是波)

所以量子物理摧毀了我們對波粒二元的古典認知


再來,量子物理說,有些東西是不連續的

前面提到,古典中我們都期待所有物理量是可以連續變化的
像是你的位置可以在0,0.1,0.01,0.001,.........
可是量子物理卻發現,世界不是這樣的,對特定的系統,因為外在限制(物理的講法:邊界條件)
我們最後會看到一些物理量只能允許一些特定的值
這邊不做計算可能不會有感覺,因為你會看不出來這些限制的來源是甚麼

不過以實驗來看,當初也是發現,黑體輻射告訴我們,光子的能量只能是特定的一些數值(E=nhf),相較於我們古典上期待能量可以是任意值,物理學家的世界又再度崩毀了


簡而言之,想理解量子物理,就是要理解20世紀初的物理學家是如何崩潰的


要稍微理解量子物理其實不一定要做太多的計算(物理也是)
可是很多概念如果引進數學方程(薛丁格方程)來講,會比較直接、清楚
而一般受限於講解篇幅跟精確性,文字資料比較難用不數學的方式來解釋清楚

用打的實在很不方便...
而且這樣打很容易會錯意或有錯誤的解讀...
所以一般的資料寧願用數學來呈現,這樣至少比較不會解讀錯誤
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B14: 正在看!!! 不過感覺需要再消化OAO"

B15: 我覺得你寫得比很多文章好懂很多,只不過我需要再讀個幾遍了看樣子OTL

= = =

大家真的人很好,願意為小女子不厭其煩地解釋OTL
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最重要的觀念 大概是波與粒子的性質
用不精確但是淺顯的話來說:

波 : 射出去會散開來(例如手電筒的光)
粒子 : 射出去會筆直前進 (例如一顆籃球)

在古典物理裡面 波是波 粒子是粒子
但是在近代物理裡 波和粒子是同一種東西
當質量越大 那個東西會越像粒子 質量越小則越像光
這種近代的物理學則是量子物理

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進階補充:
為什麼一顆彈珠可以看成波呢?
量子力學引入"機率"的概念
所有物質都用物質波表達
假設你"完美準確"的向籃框投出一顆籃球
這時籃球落下點在籃框的機率可能是99.9999999%
剩下的0.00000001%則是在外邊
當這顆籃球的質量減少 接近0的時候
這顆籃球的落下點在籃框的機率不再那麼高了
他變成如同手電筒的光束一搬 落下點是塗抹開來呈一片的
這就是傳說中的電子繞射實驗!!!!!!!

另外從前從前 有一群物理學家在小七等微波一時無聊 突然想算算微波爐裡面的總能量(黑體輻射)
但是怎麼算出來的結果都是無限大(紫外崩潰)
正當他們結帳時 他們看到一塊錢硬幣不能在往下切成0.5塊錢
為了找錢的事而煩惱時 他們忽然靈光一閃 微波爐的問題解決了!!
他們也假設能量是有最小單位(一塊錢) 而不能無限的往下切時
理論的解變得和實驗觀察結果吻合了!!!
這個一塊錢就是所謂的光子 光子的能量是不連續的
如同一塊錢硬幣不可以在往下切成0.5塊錢一樣
這就是"量子化" 換句話說就是把能量粒子化

有錯歡迎指正 量子力學重修的飄過~~~~
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上帝就是在擲骰子。

如果用幾句來簡化量子物理的概念的話,大概可以分成以下幾個
1. 任何東西都有波粒二相性,也就是必然同時具備機率波與粒子的特性
2. 根據測不準原理,我們永遠不可能得到某物體精確的動量或是位置,而只能以機率分布的方式加以描述。
3. 能量非連續。能存在的狀態必是某個特定值的整數倍。

古典物理,則是量子物理在極端狀況下的近似。
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樓上的第3點有點不精確
對侷限系統(bounded system)來說能量通常是不連續的
但能量的eigenstate不一定是某個特定值的整數倍
像一維無限位能阱跟一維簡諧位能阱的能階就不是特定值的整數倍
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B14B16講的還不錯
看他們二位的應該就有基本概念了!
不過B16請容許我更正一下
「當質量越大 那個東西會越像粒子 質量越小則越像光」這句應改成
「當質量越大 那個東西會越像粒子 質量越小則越像波動」這樣會比較好^^

補充一下:
如果有人說他懂量子物理,那他肯定在唬爛
因為量子物理目前為止沒有人真的懂,頂多只能解釋目前看到的現象而已
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其實我覺得以上同學回的, 用一個"海森堡測不準原理"就可以解釋了!
簡單來說, 粒子的位置與動量不可同時被確定~~ 跟古典物理不一樣的定義!
這是我讀了一學期所得出的結論~
我是以化學的角度來看量子力學的, 可能跟物理系學的有點不同, 不過我覺得應該不會差到很遠啦!
因為這個跟無機的波涵數又有相當大的關係^^
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承接14樓
粒子和波沒辦法區分是什麼意思呢?
一個比較主流的看法是:
當我們觀察一個粒子時 我們會看到這個粒子的位置
但是當我們不再去觀察這個粒子(譬如說 不再用儀器測量某個粒子的位置)
這個粒子的行為會像波一樣 散佈在空間中
當我們再次觀察這個粒子(波)時 這個波又再度變得像粒子一樣 出現在某個固定位置

因此 實際情況是這樣的
觀察->粒子
不觀察->變成波 (專業術語:機率波)
再觀察->變成粒子

你可能會問說 不是都一樣?
無論是20世紀以前的古典物理還是20世紀以後的量子物理都會告訴我
當我觀察這個粒子時 我看到的就是一個粒子 出現在某個地方
所以兩者的說法好像沒什麼不同

但是 兩者的說法是有些不一樣
首先 根據20世紀以前的物理學家的看法
我們一旦觀察到一個粒子的位置和速度 我們就可以預測粒子未來的動向
也因此我可以預測 再度觀察粒子時 粒子會出現在哪裡
譬如說 科學家總是能預測九大行星的軌跡 還知道哪天月亮會遮住太陽 造成日蝕
但是 學過量子力學的20世紀物理學家會認為
雖然我還是可以預測粒子會出現在哪 但並不是因為我知道粒子的軌跡
而是因為這個粒子很奇怪
雖然平常就像波一樣散布在空間中
但是當我想看他在哪裡時 他就會"決定"要在某個固定的地點讓我找到(從波變回粒子)
(這就是14樓說的波函數會崩塌)
而且他比較喜歡在這個波震幅大小很大的地方讓我找到(你可以想像水波 水波有高低起伏 高的地方代表震幅很大)
因此我能根據波的形狀預測粒子比較容易出現在哪些地方

譬如說 20世紀的物理學家會說 雖然我不知道九大行星的軌跡
但是 我知道他們波震幅"最大"的地方就在這些軌跡的落點上
因此我最容易在這些橢圓形軌跡上找到九大行星

我還沒解釋為什麼這種看法可以解釋電子雙狹縫干涉的實驗(而打敗古典力學)
這牽涉到波的另一個性質 干涉
如果你需要的話就推文吧
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可以讀一下六大假設,看中文的也可以,之後再去讀別的書,記住所有理論都是圍繞著假設 希望有幫助
馬上回應搶第 24 樓...
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