微观世界、宏观世界.ppt

微观世界 人的肉眼可以分辨直径大于0.1mm以上的物体,小于该尺度的事物都属于微观世界. 物质是由大量肉眼看不到的粒子——分子、原子或离子等构成的。而分子则是由更小的粒子(原子)构成的。至于原子，又是由原子核和电子构成的。分子、原子、原子核、电子都非常小。通常将人们感官所不能直接感觉到的微小的物体和现象分别叫做“微观物体”和“微观现象”，而将这些物体和现象的总体叫做“微观世界”。 微观世界 ---难得一见的人体微观世界 微观世界 ---难得一见的人体微观世界 微观世界 ---难得一见的人体微观世界 微观世界 ---难得一见的人体微观世界 微观世界 ---难得一见的人体微观世界 这张照片显示的是血管从黑色视盘中伸出。视盘是个盲点，因为视网膜的这个区域没有光感细胞，视神经和视网膜血管从眼睛后面的这个部位伸出去。 IBM公司的科学家宣称首次拍到单个分子的清晰照片，照片中可看见把分子结构紧密连在一起的原子键。 无数原子彩球是这个作品的基本元素，视觉冲击力极强。 量子力学 量子力学是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础 。 量子力学 量子力学的预言和经典物理学运动方程(质点运动方程和波动方程)的预言在性质上是不同的。在经典物理学理论中，对一个体系的测量不会改变它的状态，它只有一种变化，并按运动方程演进。因此，运动方程对决定体系状态的力学量可以作出确定的预言。 量子力学 在量子力学中，体系的状态有两种变化，一种是体系的状态按运动方程演进，这是可逆的变化；另一种是测量改变体系状态的不可逆变化。因此，量子力学对决定状态的物理量不能给出确定的预言，只能给出物理量取值的几率。在这个意义上，经典物理学因果律在微观领域失效了。 量子纠缠，挑战光速 　“量子纠缠”现象是说，一个粒子衰变成两个粒子，朝相反的两个方向飞去，同时会发生向左或向右的自旋。如果其中一个粒子发生“左旋”，则另一个必定发生“右旋”。两者保持总体守恒。也就是说，两个处于“纠缠态”的粒子，无论相隔多远，同时测量时都会“感知”对方的状态。那么，这两个粒子如何实现瞬间的沟通，这种感知是否是超光速的，这是否违背了相对论呢？ 量子理论 “量子纠缠”示意图。当转动一个粒子，则与它处于纠缠状态的那个，也会相应转动。为了证实量子力学在宏观层面是不完整的，德国物理学家薛定谔设计出物理学史上最著名的动物：薛定谔的猫。 量子论被公认为是科学史上最成功的、被实验结果符合最好的理论，但另一方面，它却和人类日常生活的经验如此格格不入。为了证明此现象，德国物理学家薛定谔设计出物理学史上最著名的动物：薛定谔的猫。 薛定谔的猫 薛定谔猫佯谬是一个设计巧妙的理想实验：将一只猫关在箱子里，箱内还置有一小块铀、一个盛有毒气的玻璃瓶，以及一套受检测器控制的、由锤子构成的执行机构。铀是不稳定的元素，衰变时放出射线触发检测器，驱动锤子击碎玻璃瓶，释放出毒气将猫毒死。铀未衰变前，毒气未放出，猫是活的。铀原子在何时衰变是不确定的，所以它处于叠加态。薛定谔挖苦说：在箱子未打开进行观测前，按照量子力学的解释，箱中之猫处于“死－活叠加态”——既死了又活着！要等有人打开箱子看一眼才能决定猫的生死。 这个理想实验的巧妙之处，在于通过“检测器－锤子－毒药瓶”这条因果链，似乎将铀原子的“衰变－未衰变叠加态”与猫的“死－活叠加态”联系在一起，使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性；微观的混沌变为宏观的荒谬——猫要么死了，要么活着，两者必居其一，不可能同时既死又活！难怪英国著名科学家霍金听到薛定谔猫佯谬时说：“谁敢跟我提起薛定谔那只该死的猫，我就去拿枪！” 宏观世界是什么？ 1）不可名状的超人类意识可控力的一类客观存在的事物。 2）地球上的世界 3）肉眼所能看到的世界 宏观世界 不涉及分子、原子、电子等结构的物质世界。 即人类肉眼所及、常识上大于原子、小于日地距离的世界。是宏观物体和宏观现象的总称。肉眼能见的物体都是宏观物体。宏观现象一般指宏观物体和存在宏观的空间范围内的各种现象，如人的活动，电磁波的传播等，有时运动量很大的微观粒子在大范围内的现象也称宏观现象，如加速器中基本粒子的运动等。 1666年夏末,牛顿坐在自