量子纠缠好可怕

量子纠缠好可怕【量子力学】量子纠缠好可怕【量子力学】量子力学（Qvantum Medtanics）是研究微观粒子的运动规律的物 理学分支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和 基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理 学的理论基础。量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。它 是 20 世纪人类文明发展的一个重大飞跃，量子力学的发展引发了一 系列划时代的科学发展与技术发明，对人类社会的进步作出了重要贡 献。19 世纪末，正当人们为经典物理取得的重大成就而惊叹不已的 时候，一系列经典理论无法解释的现象一个接一个地发现了。德国物 理学家维恩通过热辐射能谱的测量发现的热辐射定理。德国物理学家 普朗克为了解释热辐射能谱提出一个大胆的假设：在热辐射的产生与 吸收过程中能量是以 hv 为最小单位，一份一份交换的。这个能量量 子化的假设不仅强调了热辐射能量的不连续性，而且与辐射能量和频 率无关由振幅确定的基本概念直接相矛盾，无法纳入任何一个经典范 畴。当时只有少数科学家认真研究这个问题。著名科学家爱因斯坦经过认真思考，于 1905 年提出了光量子说。 1916 年，美国物理学家密立根发表了光电效应实验结果，验证了爱 因斯坦的光量子说。1913 年，丹麦物理学家玻尔为解决卢瑟福原子行星模型的不稳 定（按经典理论，原子中电子绕原子核做圆周运动要辐射能量，导致轨 道半径缩小直到跌落进原子核，与正电荷中和），提出定态假设：原子 中的电子并不像行星一样可以在任意经典力学的轨道上运转，稳定轨 道的作用量fpdq必须为h的整数倍（角动量量子化），即fpdq二nk, n 称之为量子数。玻尔又提出原子发光过程不是经典辐射，是电子在不 同的稳定轨道态之间的不连续的跃迁过程，光的频率由轨道态之间的 能量差 AE=hy 确定，即频率法则。这样，玻尔原子理论以它简单明晰 的图像解释了氢原子分立光谱线，并以电子轨道态直观地解释了化学 元素周期表，导致了72 号元素铅的发现，在随后的短短十多年内引 发了一系列的重大科学进展。这在物理学史上是空前的。由于量子论的深刻内涵，以玻尔为代表的哥本哈根学派对此进行 了深入的研究，他们对对应原理、矩阵力学、不相容原理、测不准关 系、互补原理、量子力学的概率解释等都作出了贡献。1923年4月，美国物理学家康普顿发表了 X射线被电子散射所 引起的频率变小现象，即康普顿效应。按经典波动理论，静止物体对 波的散射不会改变频率。而爱因斯坦光量子说这是两个“粒子”碰撞的 结果。光量子在碰撞时不仅将能量传递而且也将动量传递给了电子， 使光量子说得到了实验的证明。光不仅仅是电磁波，也是一种具有能量动量的粒子。1924 年，美 籍奥地利物理学家泡利发表了“不相容原理”：原子中不能有两个电子 同时处于同一量子态。这一原理解释了原子中电子的壳层结构。这个 原理对所有实体物质的基本粒子（通常称之为费米子，如质子、中子、 夸克等）都适用，构成了量子统计力学费米统计的基点。为解释光 谱线的精细结构与反常塞曼效应，泡利建议对于原子中的电子轨道态 除了已有的与经典力学量（能量、角动量及其分量）对应的三个量子数 之外应引进第四个量子数。这个量子数后来称为“自旋”，是表述基本 粒子一种内在性质的物理量。1924 年，法国物理学家德布罗意提出了表达波粒二象性的爱因 斯坦德布罗意关系：E=hv，p=h/波长，将表征粒子性的物理量能 量、动量与表征波性的频率、波长通过一个常数 h 相等。1925 年，德国物理学家海森伯和玻尔，建立了量子理论第一个 数学描述矩阵力学。1926 年，奥地利科学家提出了描述物质波 连续时空演化的偏微分方程薛定谔方程，给出了量子论的另一个 数学描述波动力学。1948 年，费曼创立了量子力学的路径积分 形式。量子力学在低速、微观的现象范围内具有普遍适用的意义。它是 现代物理学基础之一，在现代科学技术中的表面物理、半导体物理、 凝聚态物理、粒子物理、低温超导物理、量子化学以及分子生物学等 学科的发展中，都有重要的理论意义。量子力学的产生和发展标志着 人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的重大飞跃。