如果您在高中或更高年级任职，那么您很可能已经接受了量子力学极其困难的概念设计（无论是简短的还是详尽的）。 由于与该科学领域相关的学术严谨性和令人难以置信的数学，许多学生倾向于回避它。 将铺就精美的量子力学主题分解为复杂的偏微分方程和路径积分方程。 但是本文力求将量子力学的魅力带入其核心，以及引入的深刻概念带来的优雅。
不用说量子力学并不困难，实际上，这是完全相反的。 但是，从纯粹的理论基础上讲，这些概念将对普通的中型读者安全地发挥作用。
现在，在YouTube上的大多数量子力学入门视频或任何大学的量子力学101课程上，教育者可能会要求您放弃以前对经典力学的所有配置。 我将首先传达相同的信息。 为了真正理解量子力学的概念，您必须摆脱经典的直觉。 这是理解本文的唯一先决条件。 量子力学将带您进入令人振奋的亚原子领域，并且您需要为此类前景做好心理准备。
简而言之，电子喜欢同时存在于多个地方 。 该原理不适用于经典力学。 有形物体不能同时处于不同位置； 您的狗不能同时在您的房间，客厅和厨房里吃零食。 诸如此类的概念违反了经典力学的定律，因此很难掌握。 但这是量子力学，它传播了意想不到的东西。 对于更多狂热的量子力学专家来说，他们知道叠加是亚原子粒子的自旋，同时处于自旋向上和向下旋转状态。 从数值上讲； + 1 /2ℏ和-1 /2ℏ。
双缝实验
作为一项广受好评的入门质量管理实验，双缝实验采用实验方法，科学推理和强大的分析能力，为目前证明的理论铺平了道路。
双缝实验介绍了波粒对偶性的概念（将在以后的文章中介绍）以及叠加的主要概念。 通过通过两个不同的缝隙发射光子（光的粒子）来完成实验。 在经典的观点上，可以预期光子只能穿过一个狭缝，并作为局部点撞击后壁。 通过遵循这种模式，物理学家假设在后壁上发现了两条垂直光束，没有任何形式的干扰。 但是，通过启动该实验获得的结果令人困惑。 光子没有产生两个垂直光束，而是创建了波函数的结构–
描述粒子的量子态及其给定概率的函数。 粒子位置的最高概率由量子波函数的最高波峰给出。 因此，与根据一系列破坏性推论找到粒子相比，粒子更有可能处于波函数的波峰中。 但是，该原理仅在一定程度上是准确的，不能完全确定。 不确定因素仍然存在。
这个结果使物理学家感到困惑！ 他们将其清除为光子干涉的行为，并发起了下一次尝试以反驳结果。 研究小组再次设置了相同的仪器。 除了这种尝试，他们决定通过每个缝隙分别发射光子。 这是一个漫长而费力的过程，但是结果显示出来了。 比较结果无疑是波动函数的结构。
物理学家想破译这种奇特的现象，因此决定观察 。 但是粒子不允许他们这样做。
观察者效应
有自由意志的加重粒子？ 好吧，还不完全。 该原理指出，观察系统的行为会改变现象。 在双缝实验中，物理学家观察了粒子，试图记录其进入的缝。 结果，就像所有量子力学一样，令人困惑。 粒子仅进入一个缝隙，并以最初假定的模式结束； 后墙上的两个垂直光束。 可以看到粒子是局部的（位于点位置）。
这是为什么？ 通过观察，您需要实现光的使用。 对于日常的非发光（不发光）物体，光从光源发出，从非发光物体反射，然后进入您的眼睛。 为了观察粒子，光子将与行进的粒子相互作用，并偏离其路径。 其他设计的理论，例如多世界解释和哥本哈根解释 ，也试图解释这种现象。 多世界的解释执行了交替世界的原理，其中所有叠加事件都单独发生； 在一个世界中，粒子穿过狭缝1，而在另一个世界中，粒子进入狭缝2。 哥本哈根解释说明了观察粒子时波函数的崩溃。
双开缝实验x叠加
对双缝实验推理的持续解释是，粒子同时进入两个缝 ，然后变平为波状衍射（波粒对偶性的简要原理）。 简而言之，粒子通过两个缝隙重叠。 观察粒子的行为会改变叠加，并且粒子被定位。
思想实验：薛定inger的猫
欧文·薛定inger（Erwin Schrodinger）设计了一个巧妙的思想实验，遵循了这一过程：将一只薛定inger的猫放进装有放射性物质的盒子中，该放射性物质有50％的几率腐烂和50％的原始状态。 如果放射性物质腐烂，猫会死。 因此，猫有50％的机会存活，而有50％的机会死亡。 从经典的机械学意义上讲，猫肯定会处于一种状态，或者处于另一种状态，要么死要么活，对吧？ 不，这是量子力学，这是一个思想实验，用于解释叠加的荒谬性。 薛定inger通过遵守原理从量子力学的意义上说，这只猫应该既活又死，处于两个重叠的状态。 打开盒子后，它只是一种观察。 将了解猫的状态，并通过哥本哈根解释将其解释为波动函数的崩溃。
薛定inger的Cat思想实验就是一切-思想实验。 这种现象不能代表经典的机械情况，猫不能同时死活（我知道是笨蛋），因为物体的波长随着动量的增加而减小。 等式： λ = h / p ，表明波长（λ）和动量成反比。 因此，随着一个变量增加，另一变量减小。 如果您要用亚原子粒子代替薛定inger的猫，那么这种思想上的实验将类似于叠加理论，但是这样做没有太多乐趣。
如上所述，粒子由于其量子，亚原子特性而不能完全确定。 在亚原子领域中，玻尔模型对原子的表示并不完全正确-当月球绕地球旋转，而地球绕太阳旋转时，电子正在绕核运动。 但是，标准化图仅用于传达原子的模糊结构以及与之关联的不同属性。
因此，通过原子的亚原子表示，而不是让电子的原子核在壳中运行，而是将电子摆成围绕原子核的概率云。 与行星轨道的位置不同，电子在原子中的位置是不确定的。
海森堡不确定性原理
由一位出色的20世纪物理学家Werner Heisenberg设计的粒子不确定性原理指出，粒子的位置和动量无法同时获知。 您对粒子位置的了解越多，对粒子动量的了解就越少，反之亦然。 换句话说，如果您知道粒子在哪里，您将无法获得有关粒子移动速度的信息。
可以将这一原理概念化为不确定性。 粒子位置的不确定性越大（不确定性越高），粒子动量的不确定性越小（确定性）。 该表示可以通过不确定性变量delta x和delta p给出。 海森堡不确定性原理给出的中心方程（不等式）如下：
海森堡不确定性原理还不止这些，这个壮观的方程式能够从微观和宏观的角度衡量不确定性。 它用相同的不等式解释了黑洞蒸发的现象，用能量和时间不确定性变量代替。 我将在以后的文章中详细介绍这个主题。
经典笑话：不确定性x叠加
薛定inger和海森堡正在高速公路上行驶。 一名警官把他们拉过来。 “你知道你要走多快吗？”军官问，“不。”海森堡说，“但是我确切地知道我在哪里。”军官认为这种奇怪的反应是进行搜身的理由，打开行李箱后，他发现一只死猫！ “你知道你的后备箱里有只死猫吗？！”军官大声喊道，“好吧，”薛定inger反驳道，“我现在就去！”
科学的美丽与智慧。
如果您已阅读了整篇文章，则谢谢！ 非常感谢，因为这是我在Medium上发表的第一篇文章。 我在本文中所表达的内容绝不是数学上的精确解释，也不是量子力学中的唯一原理。 本文旨在帮助基本的读者进一步了解量子力学。 因此，介绍性主题是在比较随意的基础上介绍的。 将来，我的目标是撰写有关量子力学的更多文章。 沉浸在粒子自旋，不确定性和黑洞蒸发，波粒二象性以及所有爵士现象中！ 我为即将发生的事情感到非常兴奋。 此外，我将不仅在此平台上撰写有关科学的文章。 甚至可能会涉及性别差异问题并大量发表我的意见。
刘克洛爵士（2018）撰写
