什么是量子混沌？(quantum chaos?)
量子混沌，一个非技术性术语，是指用混沌理论来解释量子系统的科学速记法。混沌理论可以解释从宏观到微观层面的所有动态系统中出现的不规则现象。这些不规则性包括卫星绕行星旋转时的晃动或原子层面上电子的非预期位置。量子系统是那些在分子水平上运行的系统。把这些定义放在一起，量子混沌试图解释分子系统的不规则性。
长期以来，科学家们不确定量子混沌是否存在。原子倾向于表现出可预测的能量波状模式。分子层面的物体似乎没有表现出对初始条件的极端敏感性，而这正是物理混沌的传统定义。甚至一些确实出现的问题也可以通过微扰理论来解释，微扰理论允许在一个系统中出现微小的偏差，而这个系统的行为基本上是有规律的，可以通过经典物理学来解释。
然而，正如20世纪的一些物理学家所发现的，并非所有发生在分子水平的事件都能通过经典量子模型得到充分的解释或预测。根据这些模型，诸如粒子从一个地方移动到下一个地方的事件，将需要指数级增长的能量，而这是不可能产生的。不过，由于粒子被观察到在不产生这些能量水平的情况下运动，科学家们不得不想出一个不同的方法来解释这一现象。
科学家们解释的一种方式是通过研究雷德伯格原子。莱德伯格原子是高能量的原子，其表现出的混沌行为能够通过经典物理学来解释。对这些原子的研究表明，涉及量子混沌的系统具有高度相关的能量水平。粒子的能量水平不像经典分子那样随机分布。一个子系统的事件与另一个子系统的事件有着密不可分的关系。因此，能谱可以用来至少部分地解释这些粒子的行为。
另一种方法是研究经典物理学能够解释大型系统中不规则现象的情况。月球围绕地球的轨道因太阳的引力而产生的摆动背后的力学原理被用来创造一种统计测量，帮助解释和预测低能量粒子的行为。虽然物理学中的经典模型不能充分解释这些混沌分子系统的行为，但有趣的是，量子混沌将这些模型作为一个发射点，创建新的模型来进一步了解这些系统。
- 发表于 2022-02-10 14:36
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- 分类：科学
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