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牛顿力学与量子力学比较

已有 620 次阅读 2019-3-31 23:12 |系统分类:科研笔记

量子理论和牛顿力学的比较

 

牛顿力学和量子力学只是研究物质特性的两种不同方法。下面具体分析一下牛顿力学和量子力学的差异点:

 

1.牛顿力学是以四维时空的时间为自变量,以物质的特性为研究的对象,在牛顿力学的理论框架内,空间的概念已经异化为位置的概念,得知某一时刻的状态,就可以得知下一时刻的状态。

量子力学是以四维时空的空间为自变量,以物质的特性集合为研究对象,在量子力学的理论框架下,时间已经异化为时间片的概念,得知空间某一点的量子态特性,就可以推知另外一个点的量子态特性。

 

2量子力学理论中的量子态与牛顿力学中的状态不同:

在牛顿力学框架内,假设相同物质的特性是相同的,这就可以根据牛顿力学原理推测出未来时刻的物质特性状态,这就是说,牛顿力学的状态是已知的或者可以以时间为自变量而准确预测的。

在量子力学的理论框架内,量子的量子态是未知特性的集合,量子的量子态都是不相同的,但量子的本证态是相同的。这就是量子态不可克隆原因之一,量子态不可可隆的另一个原因是量子是最小粒子,对其测量会破坏量子的量子态,量子态是量子的未知状态(也称为潜状态)的特性集合。

 

3.我们将四维时空的时间称之为world时间,将量子态变时间称之为量子时间,量子时间与world时间不同,在四维时空的world空间来看,量子时间就是world空间的一个点;在量子空间看,world时间由于在特性集合时时间已经湮灭了,时间已经不存在了,或者成为“潜状态”。

测不准的两个原因:一个是时间的隐没,另一个是因为所有对量子特性的测量都是对量子态的破坏,所以测量导致量子态坍塌。

薛定谔的方程里的时间是量子时间,它描述的是量子态的态变。

 

4.量子态是不可检测的,检测的只有状态,但量子态却可以通过检测多个量子的状态,通过统计学的建模方法得到,量子态是可以拟合的。虽然建模得到的量子态与量子的量子态高度拟合,但这建模得到的量子态与单个量子的量子态也是不完全相同的,但他们的特征态确实一致的。

光谱的双狭缝实验就是通过对空间的多个量子的状态检测推理得到的单个量子的量子态。这里隐含一个假设:量子在空间维度的状态集合可以通过时间维度展现起来。

这与牛顿力学的研究方法不同。牛顿力学的假设是,已经测量的的量子特性与未知的的量子特性是一样的。但牛顿力学的这个假设在量子空间不成立,量子空间的假设是每一个量子的量子态是不同的,而量子的本证态是相同的。

 

5. 在量子空间,同一维度有多个特征值,才能形成叠加态。

薛定谔猫的量子分析:薛定谔的猫的思想实验思想实验是有问题的,猫的状态集合才是量子态,猫的状态包括是否病了,病的状态,生命指数如何,这些特性集合构成猫的量子态,而猫的生与死只是猫的本证态,猫的生与死的本证态在量子空间形成叠加态。

潘建伟的飞机思想实验也是有问题的。如果将飞机比喻为一个量子,那么从法兰克福到上海的多次飞行特性集合就构成量子态,而从莫斯科和新加坡的航线就构成这个量子态的特征值,称之为本证态,而这两条航线就构成法兰克福到上海的叠加态。

在我们的四维时空空间里,飞机在每一时刻的速度  温度都会被记录,这就是牛顿研究的方法。而量子力学研究方法则不同,在飞机这个量子态空间里,每一点的飞机速度 温度会被记录,但这个速度和温度形成不了时间的一一对应关系,或者说量子时间只是潜变量,当确定了速度后,温度就是一个区间值,当确定了温度后,速度又是一个区间值,这就是量子力学的测不准原理。

 

    6.量子理论有很好的工程实践

半导体理论,通过量子的空间能带理论,将能带划分为通带 禁带 宽禁带,是半导体物理的基石。已经有很多实例表明导体和半导体特性用量子态理论可以很好地进行理论分析。

固体物理理论,石墨烯 富勒烯 石墨球在三维空间有不同的粒子分布,通过量子理论,成功地分析了石墨的空间分布结构和空间的特性分布决定了石墨特性,石墨烯沿平面的导电性很好,而垂直于片状平面的导电性很差。

 

7. 麦克斯韦方程组是电磁波的时空方程,薛定谔方程是量子态的时空方程。麦克斯韦方程组对牛顿力学进化到量子力学的承前启后的作用。

麦克斯韦方程组还是四维时空方程,它的电场强度 磁场轻度是空间一个点的特性;薛定谔方程是量子空间方程,它的时间是量子时间,方程中的参数是空间的特性集合。这两个方程外表形式接近,都是描述时空变化的方程,但里面的物理意义决然不同。

 

8.具体量子态是没法直接测量的,它是通过大量量子的状态的测量拟合的。量子参数是潜变量,潜变量是不能被直接精确观测或者尚能观测但尚需通过其他方法加以综合的特性指标。

 

                             

 

                                                 綦学尧

                                                 2019/3/31




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