Video thumbnail for 居然預定諾貝爾物理獎?保江邦夫與神秘的保江方程式 【研究論文系列4】

諾貝爾獎預定?保江邦夫神秘方程式解密:量子物理與古典物理的橋樑

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Quick Abstract

探索保江邦夫的神秘方程式,它橋接了古典物理學與量子物理學!本摘要將深入淺出地剖析這位湯川秀樹大師的關門弟子的驚人發現,解釋他如何將古典的確定性與量子的不確定性巧妙地結合在一起。準備好探索微觀世界的奧秘了嗎?

Quick Takeaways:

  • 保江方程式:連接古典物理與量子物理的橋樑,體現於保江邦夫於1981年提出的論文中。

  • 古典物理 vs. 量子力學:古典物理可精準預測物體運動,量子力學則以機率描述,電子呈現疊加態。

  • 拉格朗日量 (Lagrangian):簡化複雜運動計算,如同光線走最短路徑,不關注過程,只依循最小作用量原理。

  • 布朗運動與隨機擾動:保江方程式納入布朗運動概念,考慮微擾量對物體運動的影響。

  • 薛丁格方程式:保江方程式的推導最終導向量子力學的核心公式,描述波函數的動能與位能。

了解保江邦夫如何運用變分法、拉格朗日量,以及隨機擾動,最終推導出與薛丁格方程式的關聯,一窺物理學的奧妙!

非主流工程部:保江邦夫與七月五號預言

大家好,歡迎回到非主流工程部。我是鈞鈞。這週老高發布了一支關於7月5號預言的影片。影片中提到了一位重要人物,即物理學家保江邦夫

保江邦夫簡介

保江邦夫是一位卓越的物理學家,他是日本諾貝爾物理獎得主湯川秀樹大師的關門弟子。他興趣廣泛,尤其熱衷研究與外星人相關的領域,對預言和神秘學也十分喜愛。他在古典物理和量子物理上都頗有貢獻。

保江方程式

保江邦夫最重要的成就之一,便是他所提出的保江方程式。據說他在開車時進入了一種特殊狀態,眼前浮現出一個方程式。他將其記錄下來,並利用自身深厚的物理直覺和數學能力進行推導,發現這個公式非常不可思議,它串聯了古典物理學說與量子物理學說,為這兩者之間搭建了一座橋樑。

古典物理學的特性

  • 在古典物理學中,若我們有一個原子核,電子在外圍環繞,我們可以透過四個基本量:位置 (X)速度 (V)加速度 (a)時間 (t),精準地確定彼此間的作用力,也就是電磁力與萬有引力的合力。

  • 根據這些結論,我們可以推算出軌道半徑 (R),並預測電子接下來的軌跡。

  • 例如,國高中物理學過的自由落體,我們可以透過一些條件,預判物體下一秒的位置和能量。古典物理可以透過邏輯計算進行精準預測。

量子力學的特性

  • 量子力學則不然。電子可能出現的機率是一個範圍,也就是所謂的疊加態

  • 以薛丁格的貓為例,在打開箱子之前,貓的狀態是半死半活,是一個全機率的狀態。

  • 觀測是量子力學中一個重要的行為。當我們打開箱子進行觀測,所有可能性瞬間只剩下一種狀態。

  • 這個現象有點像大樂透開獎,在開獎之前,每個人都有機會中獎,但開獎後,只有一位得主,其他人的中獎機率瞬間歸零。

  • 一旦沒有觀測,可能性又會重新出現,再次觀測又可能出現在另一個位置。這個現象在量子力學領域被稱為波函數的塌縮

  • 量子力學的模型被稱為電子雲模型,電子處於這些疊加態。

  • 古典力學可以被預測,而量子力學完全憑藉機率。 我們只能預測電子可能出現的範圍,無法精準計算其位置或動量。

保江方程式的推導

保江邦夫在1981年提出的方程式,其動機是透過經典力學中的漢米爾頓原理 (最小作用量) 作為出發點,並導入變分法的概念進行推論。

  • 公式中使用了 Lagrangian 拉格朗日量。在經典物理中,牛頓力學(F=ma)非常實用。

  • 但若運動過程中存在許多變數,牛頓力學計算量會非常龐大。

  • Lagrange 的概念類似於光線在所有介質中會選擇最短距離的路徑。在這個運動中,Lagrange 不太管過程發生的事情,而是依循最小作用量的原理。

以雙擺運動為例,每個角度和高度都在變化,用牛頓力學計算非常困難。Lagrange 系統不使用 xyz 座標,而是直接定義兩個擺錘所夾的角度,以此為核心進行計算。後來的研究發現,牛頓第二運動定律是 Lagrangian 原理的一個特殊例子。 Lagrangian 方程式包含牛頓第二運動定律。

公式解讀:貓咪跳樓的例子

我們可以看一隻從高處往下跳的小貓咪。畫面的最上方就是我們剛剛看到的公式:物體所受的外力(F)與物體本身的質量(m)乘上物體的加速度(a)會等於位能梯度的變化。

  • 貓咪往下跳時,會受到地球的地心引力,產生重力加速度。

  • 重力加速度與質量交互作用後產生重力,滿足牛頓第二運動定律(F=ma)。

  • 因為樓高是一個可以計算的高度 (H),可以計算出位能 (mgh)。

保江方程式的概念加上了隨機擾動項,這個概念來自布朗運動。愛因斯坦在1905年提出的論文解釋了布朗運動,即花粉在靜止的水中會不斷移動,因為水分子不斷衝撞花粉粒子。

保江邦夫認為日常生活中也可能存在類似的現象,因此他認為物體的運動等於物體本身的飄移現象(經典物理)加上擾動現象。

推導薛丁格方程式

保江邦夫在這篇論文中做了一個關鍵假設,他用數學式子描述物體上一刻的狀態和下一刻的狀態,並將這些想法帶入 Lagrangian 方程式,透過改寫計算成隨機的變分形式,得到了保江方程式的雛形。

再把它的導函數給計算出來,就可以看到牛頓力學裡面的速度變化,以及機率變化的影響(微擾量)。最後再透過馬德隆轉換(導入機率密度 P 與 S 波流動相關的相位去描述波函數),推導出量子力學中最重要的公式:薛丁格方程式

在薛丁格方程式中,電子被視為由許多能量組成的波包,預測的是波形,而不是一顆顆的粒子,因此亂度非常大。薛丁格方程式等號左邊描述每個時刻所處的位置的狀態,右邊的第一項是波函數在此時此刻所具備的動能,第二項是此時此刻所具備的位能。

這就是保江邦夫大師所提出的方程式的相關分享。今天的影片分享就到這邊,非主流工程部,我們下一支影片見囉!掰掰!

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