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探测器屏幕中心的峰值(波的振幅最大的地方)亮度为6.32,接下来两边的两条光带亮度为4.47,再接下来是3.16。
这些数字似乎没有规律,但其实有:它们是我们刚刚看到的百分数的平方根—40的平方根、20的平方根、10的平方根。
如果我们用薛定谔方程计算电子波,然后把结果与本身相乘(取平方),它们就会与实验中粒子的可能位置相匹配。
似乎薛定谔的波函数是计算电子在某个位置出现的概率的平方根。
所以,哇,感谢玻恩,这下就清楚了。
我还有什么不清楚的?
这究竟是什么意思
玻恩对薛定谔方程的解释,似乎暗示了概率是宇宙中粒子必须遵守的内在法则。
而人类之所以发明概率,最初是为了预测哪匹马可能赢得比赛。
粒子当然是粒子,但其位置是由概率波决定的,而且在不断变化。
根据量子论推测,我们不应该认为任何东西都有固定的位置,而要说位置是随机确定的,取决于概率。
粒子较有可能落在薛定谔波到达峰值的地方,而不太可能落在薛定谔波到达谷值的地方(2)。
电子、质子和光子本身并不是波,但它们的可能位置是波。
我们永远无法准确地预测一个粒子在特定时间的位置,但通过薛定谔方程(以及假设粒子的位置在虚构和真实的维度上振动),我们可以计算出可能的结果。
因此,粒子可以反复通过相同的实验仪器,但最终出现在不同的位置,因为它们的命运并不是一成不变的。
每个原因都有许多潜在的影响,量子女神的选择是完全随机的。
有时,在原子某一侧的电子,当它的位置在空间中振动时,会发现自己处于原子的另一侧。
如果这一切有些复杂、让人困惑,那么讲一点有趣的冷知识来放松一下:歌手兼演员奥莉维亚·纽顿-约翰是马克斯·玻恩的外孙女,曾在1978年的电影《油脂》(Grease)中与约翰·特拉沃尔塔演对手戏。
遗憾的是,《油脂》并没有提及量子力学,除非我们认为“寒栗”
是“波函数”
的隐喻。
当寒栗倍增时,这意味着波函数与自身相乘(取平方)以求得电子的最终静止位置的概率。
如果是这样的话,我们可以准确地说,一旦我们解开了薛定谔方程,面对的将是一场哲学危机,我们将不得不接受完全随机的实验结果,因此我们正在“失控”
。
通向胜利的隧道
虽然玻恩对波函数的解释非常大胆,但有一种方法可以检验。
我们可以把一个粒子扔向墙壁,看它是否能被粘住。
想象一个经典的(普通的)物体,比如网球,把它猛地掷向障碍物,接下来发生的事情是毫无疑问的—它会撞上障碍物,黏滞片刻,然后反弹回来。
玻恩对量子粒子的解释却截然相反。
粒子的位置可以描述成不断振动的概率波。
如果把电子掷向墙壁,我们必须把它当成波。
波的每一个峰值意味着“粒子很可能在这里”
,每一个谷值意味着“粒子不太可能在这里”
。
所以如果波接近墙壁,其中的一些峰值会出现在墙壁的另一侧,就像这样:
如上图所示,当粒子到达墙壁时,其可能位置大部分在同一侧(波的峰值大多数在左侧),但每隔一段时间就会有一小部分出现在另一侧。
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