量子效应不仅限于原子尺度庇古效应宏观,有几个宏观量子行为的例子。量子物理学将物质和能量描述为量子波函数,它们有时像波一样起作用,有时像粒子一样起作用,但实际上不仅仅是波或粒子,还更复杂。
实际上庇古效应宏观,宇宙中的每个物体(从原子到恒星)都根据量子物理学进行运作。在许多情况下,例如投掷棒球时,量子物理学的结果与经典物理学相同。在这种情况下,我们使用经典物理学而不是量子物理学,因为数学更容易并且原理更直观。量子物理学定律仍然在投掷的棒球中起作用,但是它们的作用并不明显,因此我们说该系统是非量子的。
“量子效应”是不能通过经典物理学正确预测,而是通过量子理论正确预测的效应庇古效应宏观。经典物理学将物质描述为由微小固体粒子组成的物质。因此,每当我们让这些物质碎片像波一样运动时,我们都展示出量子效应。(经典波如声音和海浪不算作量子波,因为它们只是一个运动波,其物质碎片没有波的行为。要成为量子效应,粒子本身必须像波一样运动。)
虽然量子效应并不严格限于原子尺度,但在原子尺度上它们当然更为常见庇古效应宏观。为什么是这样?让我们看看问题。为了产生量子效应,我们必须让物质起波的作用。要成为宏观量子效应,我们必须获得许多物质,以一种有组织的方式像波一样起作用。如果所有的物质比特都以随机的、不相交的方式像波一样起作用,那么它们的波将发生干扰并在宏观尺度上平均为零。
在物理学中,我们将有组织的波状行为称为“相干性”庇古效应宏观。物质比特的波状性质排列得越多,物体的整体越连贯。而且,对象越紧密,整体上的作用就越像波。粗略的类比,考虑一群在游泳池里嬉戏的孩子。如果孩子们都在做自己的事情,那么他们飞溅时产生的水浪将是随机的。一堆随机的水波加起来大约为零。该系统是非相干的,除非仔细观察,否则水波不明显。
现在,如果孩子们排成一列,并且每两秒钟都在同一时刻溅水,他们所有的小浪加起来就变成了一大浪。这个系统是连贯的,水池中的水波很明显。游泳池只是一个比喻,水波的作用类似于少量固体颗粒的波,因此是经典的而不是量子的。为了像量子波一样起作用,物质的位不仅必须使其运动对齐,而且还必须使其量子波性质对齐。
这里的关键是,只要各个部分随机运行,就不可能实现大规模的相干状态。只有一种可能的方式来使部件系统以协调的方式运行,而还有更多的方式可以使系统以不协调的方式运行。因此,协调的行为比不协调的行为更不可能发生,尽管并非不可能。 例如,如果您掷出5个传统骰子,则有六种方法可以在一轮中获得所有相同的数字。相反,有成千上万的方法来使所有数字不相同。让骰子显示相同的数字是不可能的,但并非不可能。以类似的方式,宏观尺度上的量子相干是不可能的,但并非不可能。如果物质的各个位的量子波性质可以排列成相干状态,那么量子效应将在宏观尺度上变得明显。以下是宏观量子效应的一些示例。
超导,当导电材料充分冷却时,其导电电子会散布成大规模的相干波态。这些相干波态能够流过杂质和原子而不会受到干扰,因此会形成电阻为零的材料。超导导致有趣的宏观效应,例如量子悬浮(迈斯纳效应)。超流动性, 当某些材料充分冷却后,它们的原子会扩散成能抵抗表面张力的相干波态,使材料像粘度为零的液体一样流动。玻色爱因斯坦冷凝物,当某些材料充分冷却后,它们的原子就会完全散布成一个巨大的相干波态。以这种方式凝结的宏观物质像波一样起作用,并表现出诸如干涉之类的波特性。激光通常被称为宏观量子效应 ,但是,经典的麦克斯韦方程式成功地解释了诸如激光之类的相干光,因此它不是量子效应。但是,产生激光的方式却不一样,通过受激发射和离散能级之间的转换是量子效应。不过,激光中的受激发射是原子级的效应,因此没有列入我们的宏观量子效应清单。
同样,有许多原子级量子效应可导致在宏观尺度上可观察到的结果,例如使现代计算机成为可能的量子效应,这些影响实际上并不是在宏观范围内发生的。相反,这些影响发生在原子尺度上,然后将影响的结果放大到宏观水平。
阅读:
瑞派宠医——陈德举 | 接手6万病例,20年来依旧保持精进热忱
街遛黄金蟒,云豹当大猫,还为鹦鹉成立内窥镜特别门诊,他是宠物医生中的传奇人物,是保卫动物生命的守护者,还是“重度猫奴患者”。他是瑞派宠物医院上海乔登七宝店的陈德
瑞派宠医——李东阳 |“996”节奏下依旧保持兽医师初心
是什么魔力,让他经历“996”洗礼却依然保持初心,热爱宠物医师这个职业,致力于小动物肿瘤疾病治疗,为爱伸出援助之手,托起生命航帆。 医师之路无限不循环 “为不会
瑞派宠医——杨德胜 | 以同理心服务,拒绝过度医疗
当你选择兽医师这条路,会从踏进宠物医院的那天起被一股神奇的力量吸引,它可能来自萌萌可爱的宠物,也可能源于有共同梦想的伙伴,虽辛劳,但意义非凡。瑞派厦门爱侣宠物医院的杨德胜
小狗吸尘器:专心做好一件事,美好梦想必有回响
90后的声乐老师张秣铖是一名北漂,三年前他来到北京,决定在这座繁华都市追逐自己的梦想。在这里,他开了一家音乐培训工作室。工作室里面摆放着各式乐器,小提琴、钢琴…&hel
上海凯利蓝梗俱乐部:安徽合肥拟禁养中华田园犬等38种烈性犬,对此你有什么看法?
合肥市人大网站公布《合肥市养犬管理条例》全文上海凯利蓝梗俱乐部,该条例将于今年6月1日起施行。然而最近很多人了解到《合肥市禁养犬名录(征求意见稿)》向社会征求意见,其中包含中华田园犬上海凯利蓝梗俱乐部、德国牧羊犬、秋田犬、松狮犬等犬种。禁养名录中,包括的犬种分别是:比利时牧羊犬上海凯利蓝梗俱乐部、弗兰德牧羊犬、荷兰牧羊犬、苏俄牧羊犬、中亚牧羊犬、德国牧羊犬、高加索牧羊犬、安纳托利亚牧羊犬、拳师犬、标准牛头梗、美国恶霸犬、斯塔福斗牛梗、土
南充狂犬病疫苗价格:狂犬病疫苗打一针要500,你觉得贵吗? 南充狂犬病疫苗价格
狂犬病疫苗本来就一直不便宜,相对于以前来讲不算贵了,一针500元,那么狂犬疫苗完成全部注射也就4针2000元线南充狂犬病疫苗价格。八十年代吧,那会儿注射狂犬疫苗需五十几块钱,我1987年注射过一次,那是总共花了52元钱,那会儿一个地方平均月工资也就几十元钱,以工厂来说:工人平均工资是四五十元,一个工作了十二到十五年的技工一般是四级工工资到五级工工资,四级工在江西工资是53元,五级工是64.5元,当年注射狂犬疫苗的费用相当于一个中级技工一
日本狂犬病发病率:被没有狂犬病的狗狗咬了会不会得狂犬病? 上海狂犬病发病率
新年好日本狂犬病发病率。如果你确定狗狗没有狂犬病,那么恭喜你,你不会感染上狂犬病。狂犬病的传染源主要是病犬、病猫、病狼等,但不一定被他们咬伤就一定会被感染,其发病因素与咬伤部位、创伤程度、伤口处理情况及注射疫苗相关。动物体内有狂犬病毒不一定代表它具有传染性日本狂犬病发病率,如果狗、猫等温血动物在狂犬病发作后的3~5天内100%会死亡,有文献提及有罕见的是8天死亡,而有医学证明只有它死亡前3~5天内才是传染期,这时被咬感染病毒的危险较高。