我们到底生活在量子世界还是宏观世界?你知道答案吗?(3)
2023-04-30 来源:飞速影视
但是,它是什么样子的呢?玻尔把电子放在围绕原子核的“轨道上”,围绕着密度大的原子核旋转,就像太阳系中的行星一样。在真实的太阳系中,行星可以有它们喜欢的任何轨道。但在波尔的原子中,电子被卡在小轨道上,它们只能有一定的预定轨道距离。通过从一个轨道跳到另一个轨道,原子可以接收或发射特定能量的辐射。它的量子本质就这样被编码了。
但波尔又萌发了一个有趣的想法。实际上有很多可能的方法来构建原子的量子模型,为什么要用这个呢?他发现,当电子在离原子核很远的轨道上运行时,它们的量子性质就消失了,经典的电磁学可以完美地描述原子,只有两个带电粒子。这被称为对应原理,波尔认为他的原子模型是最好的。你可以有任何你想要的量子理论,但正确的是那些在某些限制下让位于经典物理学的理论。
当然,波尔的原子模型是不完整的,后来被保留至今的价层模型所取代。但他的对应性原理依然存在,并成为后来所有量子理论的基石,它是一盏量子物理的指路明灯,让物理学家能够构建和选择正确的数学方法来描述亚原子世界。
但波尔并没有就此止步,他认为,尽管这种对应原理可以允许量子世界和古典世界之间存在联系,但这两个世界并不相同。就在玻尔对这一切感到困惑的同时,他的好朋友维尔纳·海森堡提出了他那即将成名的不确定性原理。
不确定性原理大致是这样的:用将光照到一个粒子上的方式来测量一个粒子的位置和速度,一部分光波被此粒子散射开来,由此指明其位置。但人们不可能将粒子的位置确定到比光的两个波峰之间的距离更小的程度,所以为但普朗克的量子假设,人们不能用任意小量的光:人们至少要用一个光量子。这量子会扰动粒子,并以一种不能预见的方式改变粒子的速度。
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