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物理学 > 流行物理

arXiv:2501.08583v1 (physics)
[提交于 2025年1月2日 ]

标题: 用光学幻觉解释量子现象

标题: Explaining Quanta with Optical Illusions

Authors:Gianluca Li Causi
摘要: 在这项工作中,我提出了一种方法,通过采用一种新的内在双重表示法,帮助高中生和普通大众理解量子概念。 向人们解释量子力学基本概念的主要困难在于,似乎无法用日常生活中取来的例子来表示量子叠加态。 在此背景下, 我提出了一种新的视觉范式,通过光学错觉来说明一些量子概念,可能不会引起误解。 该方法基于“双稳态可逆图形”,这种图形会引发观察者的多稳态感知,通过感官体验直接传达叠加态、随机坍缩和观察者效应的理解。 我介绍了这种类比的优点并讨论了其局限性,并展示了它如何扩展到互补性和量子纠缠的概念,同时有助于避免在量子隐形传态中的误解。 最后,我还通过不同类型的光学错觉来探讨量子自旋和量子测量。
摘要: In this work, I propose a way to help high school students and the general population understand quantum concepts by adopting a new inherently dual representation. Major difficulties in explaining to people the basic concepts of quantum mechanics reside in the apparent impossibility of representing quantum superposition with examples taken from everyday life. In this context, I propose a new pictorial paradigm that illustrates a number of quantum concepts by means of optical illusions, potentially without raising misconceptions. The method is based on "bistable reversible figures", which induce in the viewer a multistable perception, conveying a direct understanding of superposition, random collapse, and observer effect via a sensorial experience. I present the advantages and discuss the limitations of this analogy, and show how it extends to the concepts of complementarity and quantum entanglement, also helping to avoiding misconceptions in quantum teleportation. Finally, I also address quantum spin and quantum measurement by using different types of optical illusions.
评论: 6页,9图 本文仅供个人下载使用。如需其他用途,须事先获得作者和美国物理教师协会的许可。
主题: 流行物理 (physics.pop-ph) ; 物理教育 (physics.ed-ph)
引用方式: arXiv:2501.08583 [physics.pop-ph]
  (或者 arXiv:2501.08583v1 [physics.pop-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.08583
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
期刊参考: THE PHYSICS TEACHER - Vol. 63, January 2025
相关 DOI: https://doi.org/10.1119/5.0147178
链接到相关资源的 DOI

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来自: Gianluca Li Causi Dr. [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 1 月 2 日 20:45:16 UTC (1,336 KB)
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