什么是量子干涉效应

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 18:02:03





ht tp://zhidao.baidu.com/question/148537167.html


关于量子干涉的几个量子力学基本原理
(1)量子干涉可以是粒子跟自己干涉,跟粒子之间的相互作用无关。

关于这一条有一个著名的单光子干涉实验,在光子的双缝干涉实验中,把光子通量调到很低,使得光子在其相干时间内,最多只可能有一个光子通过双缝。这种情况下虽然单个光子只可能在屏幕上显示一个点,但不同时刻(在时间上不相干)通过双缝的很多光子却可以在屏幕上形成双缝干涉图象。

(2)量子干涉必须在存在路径不确定性的情况下才有可能发生,当关于路径确定的信息原则上有可能被人获知时,干涉就会消失。

著名的惠勒延迟选择实验(Wheeler's delayed choice experiment)就是关于这一条的事例。

更精彩的实验是1991年在美国留学的两个中国学生在他们导师的带领下,完成的一个双光子干涉实验【PRL67, 318 (1991)】。实验表明,双光子干涉中也遵循这一原理。该实验后来在《科学美国人》上有详细报道。

(3)从量子干涉实验中,人们可以得到粒子跟环境相互作用的某些信息,但永远不可能得到粒子内部状态方面的信息。

到目前为止没有发现任何一个实验事实违反这一条。

当今国际超导物理界对超导量子干涉的理解违背了上述量子力学基本原理,在这种理解基础上构想出的超导波函数自然也就不可能是合理的




ht tp://zhidao.baidu.com/question/148537167.html


关于量子干涉的几个量子力学基本原理
(1)量子干涉可以是粒子跟自己干涉,跟粒子之间的相互作用无关。

关于这一条有一个著名的单光子干涉实验,在光子的双缝干涉实验中,把光子通量调到很低,使得光子在其相干时间内,最多只可能有一个光子通过双缝。这种情况下虽然单个光子只可能在屏幕上显示一个点,但不同时刻(在时间上不相干)通过双缝的很多光子却可以在屏幕上形成双缝干涉图象。

(2)量子干涉必须在存在路径不确定性的情况下才有可能发生,当关于路径确定的信息原则上有可能被人获知时,干涉就会消失。

著名的惠勒延迟选择实验(Wheeler's delayed choice experiment)就是关于这一条的事例。

更精彩的实验是1991年在美国留学的两个中国学生在他们导师的带领下,完成的一个双光子干涉实验【PRL67, 318 (1991)】。实验表明,双光子干涉中也遵循这一原理。该实验后来在《科学美国人》上有详细报道。

(3)从量子干涉实验中,人们可以得到粒子跟环境相互作用的某些信息,但永远不可能得到粒子内部状态方面的信息。

到目前为止没有发现任何一个实验事实违反这一条。

当今国际超导物理界对超导量子干涉的理解违背了上述量子力学基本原理,在这种理解基础上构想出的超导波函数自然也就不可能是合理的
没人评论一下吗?
想评论。看不懂{:soso_e110:}
不确定原理
从学术上来说,目前还无解,只能是各有各的想法,大师的想法叫假设,P民的想法叫经神错乱,下面我错乱一下:
其实我在想:路径不确定只是对观察者而言的,对粒子本身而言,他没有思想,不知道要怎么走,所以他的路径肯定是遵循物理原理的,他的路径之所以不确定,是因为周围有“东西”在阻碍他,就好像溪流从山上流下来,总是绕过一切障碍物。阻碍他的东西是什么?我也不知道,是上帝粒子吗?或许是一个场。当我们要观察他时,就会破坏这个阻碍,或者说,我们的观察改变了这个场。
zydos 发表于 2012-4-24 15:41
从学术上来说,目前还无解,只能是各有各的想法,大师的想法叫假设,P民的想法叫经神错乱,下面我错乱一下: ...
高人,你可能解决了一个百年难题——如果你能用数学的方法论证你的理论的话。
LZ科普的很好,但是最后一句话 :“当今国际超导物理界对超导量子干涉的理解违背了上述量子力学基本原理,在这种理解基础上构想出的超导波函数自然也就不可能是合理的”是错的。
虽然对于单个粒子的探测由于量子效应的存在是存在不确定性的,但是对于多个粒子的路径是可以用概率来描述的。
高人,你可能解决了一个百年难题——如果你能用数学的方法论证你的理论的话。
早就有人描述过了,动量x位置精度大于布朗克常数
没人评论一下吗?
现在的观测手段,没办法验证,故各有说法
AAFox 发表于 2012-4-23 21:53
不确定原理
不是不确定性原理,不确定性原理讲的是动量与位置的不可同时确定性。

光子干涉试验中,光子与自己干涉,按照不确定原理来讲,它的状态是因为受到了测量影响,才导致共轭的动量与位置其中之一不可准确测定。但不管怎么测定,只是因为测量的干扰,换句话说,是测量本身的能量对测量对象产生了作用,跟光子与自己干涉一点关系也没有。
现在好像两种解释:1,光子有无限个路径。2,光子的路径几率是波函数。
zydos 发表于 2012-4-24 15:41
从学术上来说,目前还无解,只能是各有各的想法,大师的想法叫假设,P民的想法叫经神错乱,下面我错乱一下: ...
人类的观察应该不会改变你说的那个场,更倾向于阻碍物是希格斯玻色子
建议你去看《费曼物理学讲义》(第几卷忘了),这个号称是教授看的教科书。当然看了会很失望,因为作者的观点会和大多数普通人的理解是不同的。费曼认为物理理论不是研究为什么的,而是研究是什么的,也就是说不能问“为什么量子会干涉”,只能问“量子干涉的规律是什么,可以怎么描述”。哥本哈根学派的死忠路过……
WALL.E.... 发表于 2012-6-11 21:34
建议你去看《费曼物理学讲义》(第几卷忘了),这个号称是教授看的教科书。当然看了会很失望,因为作者的观 ...
你不是因果律的死忠么?怎么还能是哥本哈根的死忠?
involute 发表于 2012-6-11 22:00
你不是因果律的死忠么?怎么还能是哥本哈根的死忠?
额,这两个矛盾吗?愿闻其详。
WALL.E.... 发表于 2012-6-12 12:35
额,这两个矛盾吗?愿闻其详。
哥本哈根不正是强调随机性么?
薛定谔弄出只猫来讽刺没有因果的世界多么荒唐。
爱因斯坦宣称上帝不掷骰子,跟哥本哈根决裂。

involute 发表于 2012-6-12 12:58
哥本哈根不正是强调随机性么?
薛定谔弄出只猫来讽刺没有因果的世界多么荒唐。
爱因斯坦宣称上帝不掷骰 ...


或许是我理解错了,大家一起讨论。
哥本哈根讲的是概率,跟随机性还是不同的吧。玻尔与爱因斯坦的分歧在于,爱因斯坦认为量子力学不是最终理论,他认为应该还有更进一步的内隐变量没有发现,他更倾向于机械决定论。而玻尔认为概率已经是最终的了,即使是有内隐变量,也因为不可观测而没有意义,物理学应该只研究可观测量。
可能是之前我用的因果律这个词不规范,我的意思是比如现有父母,后有子女这种因果。根据我对侠义相对论的一点点皮毛理解,超光速会导致这种因果的破坏。
薛定谔那个,我一直没真正理解过。但是总觉得,薛定谔将微观理论直接应用到宏观上,本身就是不对的,出来悖论也是很正常的。
involute 发表于 2012-6-12 12:58
哥本哈根不正是强调随机性么?
薛定谔弄出只猫来讽刺没有因果的世界多么荒唐。
爱因斯坦宣称上帝不掷骰 ...


或许是我理解错了,大家一起讨论。
哥本哈根讲的是概率,跟随机性还是不同的吧。玻尔与爱因斯坦的分歧在于,爱因斯坦认为量子力学不是最终理论,他认为应该还有更进一步的内隐变量没有发现,他更倾向于机械决定论。而玻尔认为概率已经是最终的了,即使是有内隐变量,也因为不可观测而没有意义,物理学应该只研究可观测量。
可能是之前我用的因果律这个词不规范,我的意思是比如现有父母,后有子女这种因果。根据我对侠义相对论的一点点皮毛理解,超光速会导致这种因果的破坏。
薛定谔那个,我一直没真正理解过。但是总觉得,薛定谔将微观理论直接应用到宏观上,本身就是不对的,出来悖论也是很正常的。
WALL.E.... 发表于 2012-6-12 21:31
或许是我理解错了,大家一起讨论。
哥本哈根讲的是概率,跟随机性还是不同的吧。玻尔与爱因斯坦的分歧 ...
哥本哈根对量子现象的解释最终就到塌缩,波尔认为讨论塌缩的原理、过程都是错误和无用的(或者再深入一点,到意识决定塌缩?)。
而这种量子效应(塌缩或者其他的名字)本身就是违反因果律(决定论)的
惠勒的延迟实验,验证的就是,量子可以在已经到达终点的时候决定他到底走的是哪条路来的!
各种实验都已经证实了,定域的量子理论是不存在的!
植物人 发表于 2012-6-16 17:35
哥本哈根对量子现象的解释最终就到塌缩,波尔认为讨论塌缩的原理、过程都是错误和无用的(或者再深入一点 ...
“波尔认为讨论塌缩的原理、过程都是错误和无用的(或者再深入一点,到意识决定塌缩?)”=
“即使是有内隐变量,也因为不可观测而没有意义,物理学应该只研究可观测量。”差不多吧,玻尔也不可能到意识决定的地步,应该是您自己的推广吧?
至于坍缩,不是只学过四年物理的小本科生我能懂的,讨论不了。
您认为的哥本哈根与因果律的矛盾,我不认为有。量子力学只适用于微观,不存在因果律;因果律在宏观适用。(当然你不能问我为什么微观可逆,没有因果,宏观就有因果律了,这个问题不是我能解释的 ,但是在热力学里也是这样的。)量子力学不能推广到宏观,至少目前不能。随便推广就会出一堆一堆的悖论。
突然想起来,您说的坍缩是不是说波函数的塌陷?和因果律的问题上面解释了。
如果不随便拔高到哲学的高度(我认为这个基本上是瞎扯,尤其在量子相对论之后)的话,哥本哈根与爱因斯坦的根本分歧在于对物理理论的期待,爱因斯坦认为有确定函数变量的理论,而不是把概率作为最终变量,哥本哈根认为概率就是最终变量了。
WALL.E.... 发表于 2012-6-16 19:56
“波尔认为讨论塌缩的原理、过程都是错误和无用的(或者再深入一点,到意识决定塌缩?)”=
“即使是有内 ...
哥本哈根解释的核心是:概率解释、不确定性原理、互补原理。
概率解释和不确定性原理摧毁了经典世界的因果性,而且不仅仅如此,互补原理和不确定性原理又摧毁了世界的客观性和实在性。(要说清楚这些问题真不是简单一两句可以的)
(打垮决定论的不仅仅是量子理论,还有黑洞吞噬的信息永久丧失和混沌动力学)
关于隐变量,量子对贝尔不等式的违反告诉我们定域的隐变量理论是不存在的,要么否定世界的客观性,要么否定世界的定域性(对应你的最后一句话,爱恩斯坦已经被实验打败了,在量子论上爱恩斯坦从来没有战胜过波尔,即使是在他们都西去以后)。
量子理论的一个重要问题就是解释量子效应从微观到宏观的过渡,各种解释在宏观世界遇到的悖论也都能自圆其说,但对因果性的违反是必然的。(要么给不出初始条件,要么给定了初始条件也会出现不同的结果)
1986年,流体力学权威,詹姆士.莱特希尔爵士(Sir James Lighthill)在皇家学会纪念牛顿《原理》发表300周年的集会上发表了轰动一时的道歉:   
  “现在我们都深深意识到,我们的前辈对牛顿力学的惊人成就是那样崇拜,这使他们把它总结成一种可预言的系统。而且说实话,我们在1960年以前也大都倾向于相信这个说法,但现在我们知道这是错误的。我们以前曾经误导了公众,向他们宣传说满足牛顿运动定律的系统是决定论的,但是这在1960年后已被证明不是真的。我们愿意在此向公众表示道歉。”   
  (We are all deeply conscious today that the enthusiasm of our forebears for the marvelous achievements of Newtonian mechanics led them to make generalizations in this area of predictability which, indeed, we may have generally tended to believe before 1960, but which we now recognize were false. We collectively wish to apologize for having misled the general educated public by spreading ideas about the determinism of systems satisfying Newton's laws of motion that, after 1960,were to be proved incorrect.)   
植物人 发表于 2012-6-17 14:15
哥本哈根解释的核心是:概率解释、不确定性原理、互补原理。
概率解释和不确定性原理摧毁了经典世界的因 ...
1。“互补原理和不确定性原理又摧毁了世界的客观性和实在性”,这句话实在吓了我一大跳,这摧毁了我的世界观啊,我坚决认为物理学只能导致世界是物质的。好在,我把《玻尔传》相关部分看了几遍了,甚慰。哥本哈根摧毁的是爱因斯坦定义的客观性和实在性:其实质就是隐变量,就是爱因斯坦相信的物理描述。而玻尔认为“我们的任务不是进入事物的本质(我们根本无从知道“事物的本质”是什么意思),而是发展一些概念,它们使我们能够用一种有成果的方式来谈论自然界的现象”,这与费曼的观点是暗合的,在《物理学理论的目的与结构》中也有阐述。这跟摧毁世界的客观性和实在性是完全不同的两个概念。爱因斯坦的错误在于:将物理量的客观实在理解为物理量的客观单值确定;不理解同一量子态在不同观测下会有不同的塌缩结果,因而显示出不同的测量结果。贝尔不等式就是爱因斯坦的定域实在论。

植物人 发表于 2012-6-17 14:15
哥本哈根解释的核心是:概率解释、不确定性原理、互补原理。
概率解释和不确定性原理摧毁了经典世界的因 ...


2。实际上,目前的实验结果不支持隐变量理论的存在但也不否定隐变量理论的存在(张永德2004年语),但是既然目前非隐变量理论运作良好,没有理由去追求一个隐变量理论。我从直觉上坚决支持概率就是最终变量。
3。您说的“量子理论的一个重要问题就是解释量子效应从微观到宏观的过渡,各种解释在宏观世界遇到的悖论也都能自圆其说”,这个问题我一直没摸到门道,门框都没摸到。首先,从微观到宏观的过渡不是量子理论的事,是凝聚态物理学,一开始有一段时间称之为介观物理学的事。其次,玻尔倒是提出过对应原理提出过量子力学可以在大量子数条件下得出符合经典物理的结果。我能说的只有这两点。
植物人 发表于 2012-6-17 14:15
哥本哈根解释的核心是:概率解释、不确定性原理、互补原理。
概率解释和不确定性原理摧毁了经典世界的因 ...


2。实际上,目前的实验结果不支持隐变量理论的存在但也不否定隐变量理论的存在(张永德2004年语),但是既然目前非隐变量理论运作良好,没有理由去追求一个隐变量理论。我从直觉上坚决支持概率就是最终变量。
3。您说的“量子理论的一个重要问题就是解释量子效应从微观到宏观的过渡,各种解释在宏观世界遇到的悖论也都能自圆其说”,这个问题我一直没摸到门道,门框都没摸到。首先,从微观到宏观的过渡不是量子理论的事,是凝聚态物理学,一开始有一段时间称之为介观物理学的事。其次,玻尔倒是提出过对应原理提出过量子力学可以在大量子数条件下得出符合经典物理的结果。我能说的只有这两点。
植物人 发表于 2012-6-17 14:15
哥本哈根解释的核心是:概率解释、不确定性原理、互补原理。
概率解释和不确定性原理摧毁了经典世界的因 ...
4。因果律这个词我一直在滥用,有些地方是完全用错的。我用海森堡的表述好了,“因果定律的严格表述是: '如果我们知道现在,我们就能遇见未来。'在这种说法中,错误的不是结论而是前提,从原理上来说,我们无法知道确定这现在的所有要素。” 量子力学催毁了经典物理学的因果律是无疑的,但是这能不能说摧毁了世界的因果性?我还是存疑,我还是觉得测不准原理只是说明我们对世界的描述,不是世界本身,哎,也就是一种感觉。但是也没有人在宏观领域应用量子力学,经典的因果定律在宏观世界仍然可以认为是完美的。玻尔的对应原理好像说的也有这个意思。
5。个人感觉,您和上头那个“involute”说得更多的好像是哲学家理解的量子力学。玻尔万年说:“饿哦可容易很合理的说,没有任何一个被称为哲学家的恩真正懂得互补描述是什么意思”,另一次参加一次哲学家回忆后“我已经得出了一大发现,一个很大的发现,哲学家所说的一切都是纯粹的胡扯”。说错勿怒,
WALL.E.... 发表于 2012-6-17 23:06
4。因果律这个词我一直在滥用,有些地方是完全用错的。我用海森堡的表述好了,“因果定律的严格表述是: ' ...
澄清一下,我所说的没有哲学方面的,纯粹都是基本的量子力学。
1.如果你认可波尔坚持的哥本哈根基本解释,就必然要接受哥本哈根对事物的看法,三大原理和波尔的思想都要求世界不存在客观性甚至实在性,世界就是我们观察的结果。
2.目前的实验没有否定隐变量理论的存在,但是否定了定域的隐变量理论存在,也就是说要么承认存在超距作用存在,要么否定现实的客观性。
3.量子效应从微观到宏观的过渡问题的典型案例就是薛定谔的猫问题,所有的量子力学解释都要面对这个问题,也都给出了自己的答案。
4.我所说的因果律和你所说的海森堡的表述是完全一样的(除非是自己定义的,否则都是这个概念)。如果你承认了不确定性原理,就必须接受这个世界的基础是随机的,否则你相信的就是隐变量理论(还存在我们不知道的参数影响,而考虑进这些参数后,所有的结果都是可预测的)
对应原理是早期波尔为了调和新量子理论和旧麦克斯韦体系作出的折中,已经被抛弃。而互补原理说的是关于波粒二象性的统一问题,和你说的也没关系。
“错误的不是结论而是前提”这个说法太离谱了!任何一个结论只要有哪怕最微不足道的不符合的事实都会将之证伪。何况现在已经拥有不少确凿的证据证明因果性的错误(之前所说的量子力学,黑洞吞噬信息理论,混沌动力学等等)。
“从原理上来说我们无法知道确定这现在的所有要素”和“没有确定的所有要素”是一个意思(奥卡姆剃刀)
量子力学的应用?现在真没多少学科比量子力学的应用更广泛,从生物学,化学,计算机,材料,无所不包(只是很少有人知道他们之间的联系),当然了现在正在如火如荼搞的量子计算机(已经出现,只能能力还不足)、量子通信更是深入的使用了量子力学的最基本原理。
一个体系内,只要有任何随机性存在,就不可能有因果律的。何况我们的世界是由不确定的量子所组成的。
宏观的因果性更类似统计上的概率(只能说根据现在的情况,某件事发生的概率是多少,而这件事发生的概率永远不可能是100%,这是量子力学决定的)
5.我所说的都是量子力学最基本的知识,并非是我根据自己的理解所解读的内容,这些是任何一本从数学和物理角度阐述量子力学的著作中所客观描述的。
即使如此,量子力学本身包含的内容就有非常浓厚的哲学性,波尔本人就是一个非常有哲学色彩的,基本上早期的量子力学就是在他个人的魅力和哲学性上创立的体系,许多科学家的回忆是“当时波尔给一整代物理学家洗了脑,让他们相信哥本哈根解释就是量子力学的最终答案,量子力学已经完备”,没办法量子力学和我们的经验反差太大,必然对我们认识事物上有很大的冲击。

我开始所说只是指出你在“因果性”和“哥本哈根解释”上同时下注是不合理的,而且不仅仅是哥本哈根解释,量子力学本身就是非因果性的。
你认为,量子力学是对的但是因果性也是对的,这个我不能说是错,只能说和现在量子力学所发展的认知是不相符的。

至于因果性,请参照之前1986年詹姆士的发言,现在还是有人还在为因果性呐喊,但是翻盘的可能性非常小。

植物人是对的

准确的说,我同意植物人的说法
fdbiology 发表于 2012-4-27 18:52
LZ科普的很好,但是最后一句话 :“当今国际超导物理界对超导量子干涉的理解违背了上述量子力学基本原理,在 ...
导致干涉的是波函数,不是不确定性
wojide 发表于 2012-5-8 23:06
现在好像两种解释:1,光子有无限个路径。2,光子的路径几率是波函数。
这两者貌似是等价的,一个是量子力学的路径积分解释,一个是波函数解释,貌似还有一个是矩阵力学
植物人 发表于 2012-6-18 11:36
澄清一下,我所说的没有哲学方面的,纯粹都是基本的量子力学。
1.如果你认可波尔坚持的哥本哈根基本解释 ...
谢谢,受教了。虽然还是有很多不同意见,现在也不可能重新去看《量子力学》了,已经没那个脑子了,以后再多看些书再说吧。
WALL.E.... 发表于 2012-6-19 12:37
谢谢,受教了。虽然还是有很多不同意见,现在也不可能重新去看《量子力学》了,已经没那个脑子了,以后再 ...
别客气,讨论而已,我也只是对量子力学有兴趣,有事时间多探讨。
植物人 发表于 2012-6-18 11:36
澄清一下,我所说的没有哲学方面的,纯粹都是基本的量子力学。
1.如果你认可波尔坚持的哥本哈根基本解释 ...
我和你理解的最大不同在于:尽管我也承认观测的重要性和观测结果的概率,我也承认物理学只能描述观测的结果,但是我不认为这就否定了世界的客观性和实在性。没有世界的客观性和实在性,观测就没有了基础也没有了观测对象,尽管表现出来的结果取决于观测条件。
唉,糊涂中。
WALL.E.... 发表于 2012-6-19 13:26
我和你理解的最大不同在于:尽管我也承认观测的重要性和观测结果的概率,我也承认物理学只能描述观测的结 ...
我觉得这正是量子理论和相对论迷人的地方,而在量子理论上尤其突出。
这两者都是建立在非常简单的基础原理之上,都用了复杂的数学计算(量子论的数学可以说是异常复杂),结果都是反常识的!
关于量子论和客观实在的矛盾,主要还在于解释的不同,在某些解释上(比如隐变量理论,MWI)客观性和实在性是保持的,但是他们的状况不比别人好。
而哥本哈根的基本解释,就那三条,而且没有对观察做一个严格的定义(一旦涉及到这个问题必然会扯出来意识问题),说起来这个解释算是所有解释里面最否定客观实在性的。
你的想法几乎和当时爱恩斯坦的想法一模一样,承认现在量子力学的成功,但是认为他们不完备,最终必然有一种保持客观实在,又符合因果律的物理定律能够解释一切量子现象,量子力学只是新的完美定律的一种特殊情况,或者特殊状态下的近似(类似牛顿定律是相对论在低速状态下的近似)。
爱恩斯坦所有的反抗都失败了!(光箱实验,EPR等等)

量子力学起码现在来说是成功的,虽然物理学界到现在也没有搞清楚量子,至于有没有一种爱因斯坦理想中的完美理论,谁也不知道。
量子力学不是最终的完备理论,人类终究有一天会进入比量子更加广阔的科学空间。
作为一个科学爱好者,我尊重前人伟大的努力,
喜欢沉浸在那段黄金岁月感受量子喷薄而出的强大力量,也乐于享受当前时光笑看科学技术的蓬勃发展。
量子理论和相对论并非投机取巧一招制胜,而是经历了复杂的历程,几代人的艰辛,才走向今日的辉煌,他们或许终究会成为历史,被新的力量所取代,但他们必将成为科学历史上的绝代双骄,为人们所怀念!
(说的有点激动,估计是最近无聊看反相对论和反量子论看的多了,见谅)