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量子力学:量子力学为什么不属于经典物理学的范畴?

经典物理包括牛顿力学、电磁学、热力学这些,处理的是宏观世界的现象,而量子力学则是关于微观粒子,比如原子和亚原子粒子的行为。

量子力学中的不确定性原理波粒二象性,而经典物理是决定论的,比如行星轨道可以精确预测。

经典物理在19世纪末已经相当成熟,但遇到了一些无法解释的现象,比如黑体辐射、光电效应,这些正是量子力学诞生的原因。所以,量子力学其实是为了解决经典物理的不足而出现的,这可能意味着两者在基础假设上有冲突。

数学结构的不同。经典物理用微分方程描述连续的变化,而量子力学使用希尔伯特空间中的算符和波函数,涉及概率幅。比如,薛定谔方程和牛顿定律在数学形式上差异很大,直接融合可能会有困难。

量子力学在宏观极限下如何退化成经典物理,这就是对应原理。比如,当普朗克常数可以忽略时,量子效应不明显,这时候经典物理近似成立。但反过来,从经典到量子可能需要完全不同的理论框架,比如正则量子化或路径积分,这些方法并不是简单的扩展,而是需要重新构建理论。

实际应用中,比如量子计算和经典计算机的区别,或者为什么日常生活中的物体不显示量子行为。这可能涉及到退相干理论,宏观系统因为与环境相互作用而失去量子相干性,从而表现出经典行为。

哲学上

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