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量子力學為什麼讓人感到害怕?科學家到底發現了什麼?
2023/01/18

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俗話說「遇事不決、量子力學」,隨著量子力學的出現,很多人把這句話當成是幽默的口頭禪,但是有多少人知道這句話的含義呢?在19世紀的時候,有很多著名的科學家,當時人類還沒有辦法用經典的理論解釋微觀系統,後來科學家們經過努力創立了量子力學。

量子力學是由普朗克、玻爾、海森堡、薛定諤、德布羅意、費米、狄拉克、愛因斯坦等眾多科學家一起創立的,量子力學是描述微觀物體的理論,和相對論一起被認為是現代物理學的兩大基本支柱,想要了解量子力學,我們就必須知道什麼是經典物理學?經典物理學認為時空是連續的,一切事物的發展,一旦初始狀態確定,那麼原則上就可以從理論上來預言它以后的任何時刻的狀態。

當時經典物理學已經能夠解釋世界上很多的問題,比如說在遠低于光速的情況下,牛頓定律能夠精準的解決所有的機械運動問題,電磁現象的規律被總結為麥克斯韋方程,光的現象可以被波動理論完美解釋,熱現象能夠被熱力學和統計物理學解釋,看上去好像一切問題都已經解決了。

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就在很多人認為人類即將解開世界奧秘的時候,科學家突然發現經典物理學無法解釋微觀世界的秘密,所以科學家創立了量子力學,在量子力學中,有很多非常著名的實驗,比如說薛定諤的貓、雙縫干涉實驗、量子糾纏等等。在當時,科學界誕生了兩個影響至今的學派,分別是相對論和量子力學。

學派代表人分別是愛因斯坦和玻爾,兩位物理學家都是科學界的頂尖人物,在1921年,愛因斯坦獲得了諾貝爾獎,在1922年玻爾獲得了諾貝爾獎,不過兩個人在物理學上都有各自的觀點,愛因斯坦認為,物理學具有嚴格的因果性和決定性規律。

而玻爾認為量子力學的一個根本原理就是測不準原理,在微觀情況下,無法同時觀測到粒子的準確位置和動量,時間和能量就像是警察抓小偷,如果警察知道了小偷的位置,那麼就不可能知道小偷下一步去哪里,如果警察知道了小偷下一步去哪里,那麼就不可能知道小偷的位置。

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愛因斯坦認為:上帝不會擲骰子,玻爾回應愛因斯坦:你別去指揮上帝該怎麼做,兩個人之間的論戰在物理學界相當出名,這就是當時著名鼎鼎的索爾維會議,這場會議集結了當時世界上最頂尖的物理學家,可以說是全明星陣容了,在這次會議中,愛因斯坦發出了他的底牌——光子箱實驗。

這個實驗主要是反對哥本哈根學派的「測不準原理」,光子箱實驗其實就是把一個裝有光子的箱子放在彈簧秤上面測量,觀察光子箱的質量變化,箱子上有一個小門,每次開一次可以確保一個光子出來,出來之后就會立馬將門關上,由于我們能夠控制小門的開關時間間隔,所以確保光子出來前和出來后的時間間隔能夠測量精準。

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當光子跑出一個來,光子箱的質量就會減少,彈簧秤就能夠測量出來,所以質量變化量也能夠精準的計算出來,根據愛因斯坦的智能方程式,能夠得出最終的結論:時間間隔和能量變化同時精確。這個實驗讓當時的玻爾無話可說,不過經過一晚上的思考,玻爾第二天對愛因斯坦進行了還擊。

玻爾說這個實驗確實能夠測準能量的變化,但是在光子跑出箱子的過程中,由于箱子向上輕微移動,說明箱子處于不均勻的引力場中,這會導致箱子里面的時間記錄不準確,所以箱子上的小門從開到關的時間不等于光子跑出去的時間,也就是能量變化測準了,但是時間間隔沒有測準。

兩人的世紀大戰分別在兩個人去世時都沒有分出勝負,其實在很多人看來,兩個人誰對誰錯已經不重要了,這場世紀大戰,不僅僅證明了當時人類物理學處于頂峰狀態,而且這些物理學家的精神也值得我們很多人學習,如果沒有這些偉大的物理學家,那麼人類的科技不可能有今天的成就。

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這麼多年過去了,相對論和量子力學都成了人類物理學上必不可少的理論,現在量子力學的影響力已經超出了物理學的范疇,它已經成為了人類一種新的看世界和看問題的方式,有很多科學家認為,當你懂得一點量子力學的時候,你的眼界就會比百分之90以上的人開闊。

雖然量子力學的作用現在越來越大,但是它始終無法將經典物理學打敗,因為兩個物理體系都有各自的成就,用經典物理學無法解釋微觀世界,但是量子力學也無法解釋巨觀世界,比如說在我們的世界中有四種基本作用力,分別是強相互作用力,弱相互作用力,電磁作用力和引力,前三種作用力都能夠用量子力學完美解釋,但是引力卻只能夠用經典物理學來解釋。

如果用經典力學來解釋前三種作用力,那麼根本無法將它們解釋清楚,如果用量子力學來解釋引力,那麼也無法解釋清楚,所以經典物理學和量子力學相成相輔。

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誰也無法真正的打破誰。

不過對量子力學研究越透徹,就會覺得它越可怕,在量子力學中有很多詭異的現象,比如說量子糾纏,量子糾纏是指兩個粒子因為同時出現而形成的狀態,這會導致兩個粒子之間存在某種不可預測的現象,當兩個配對好的粒子放在相隔遙遠的地方,只要我們影響其中一個粒子,那麼另一個粒子也會受到影響,并且這個影響的速度是瞬間產生的,這就有點類似我們常說的心靈感應。

比如說我們將一個粒子放在宇宙的最南端,另一個粒子放在宇宙的最北邊,當我們影響宇宙最南邊的粒子時,那麼宇宙最北邊的粒子也會受到影響,這到底是什麼原理呢?為了證明量子糾纏是對的,科學家們還專門做了實驗。

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科學家將兩個配對好的粒子分別放在相隔100多公里的地方,然后將配對好的第三個光子放在其中一個粒子中,科學家驚訝的發現,相隔100多公里的另一個粒子也出現了同樣的光子,這說明量子糾纏是對的,在2022年10月4日,諾貝爾物理學家頒發給了法國科學家阿蘭.阿斯佩、美國科學家約翰.克勞澤、奧地利科學家安東.蔡林格,以表彰他們在量子糾纏光子實驗、驗證違反貝爾不等式和開創量子信息科學方面做出的巨大貢獻。

如今科學家正在將量子糾纏運用到我們的生活中,在2018年的時候,來自西班牙巴斯克大學的恩里克.索拉諾研究團隊,在IBM公司提供了5個量子比特量子計算機。

這幾個量子計算機主要是用于量子生命的創造,這個團隊按照達爾文的進化論,創造了一個能夠自己繁殖、變異u、進化和死亡的量子生命,在實驗過程中,科學家利用量子糾纏的特性,將量子生命的基因編碼期望值復制到新的量子比特上,這使得量子生命有了自己的繁殖能力。

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隨后科學家將隨機的量子比特編碼到該量子生命基因編碼的量子比特算法中,然后將量子計算機利用該算法虛擬個體和環境之間的相互作用,自我復制提取新的基因類型,通過量子糾纏轉移到另一個逝去的量子比特上,最終科學家發現,這些個體之間的相互作用,能夠繁殖和突破26000次以上。

科學家認為,如果這項實驗成功,那麼人類就會創造出一個全新的世界來,不過這也是很多人對量子力學恐懼的地方,如果按照量子力學的理論來看,那麼我們的世界可能也是別人創造出來的,或許我們的世界并不是真實的,為什麼這麼說呢,因為在量子力學中,觀測者能夠直接改變事物的最終結果,如果我們不看這個世界,那麼這個世界就不會存在。

而且如果人類利用量子力學制造出量子生命來,那麼就說明世界是可以制造出來的,或許我們的世界也是高級文明制造出來的,就像是游戲一樣,在游戲中,人物是真實存在的,但是對于我們來說,游戲就是我們制造出來 的虛擬世界。

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只不過游戲里面的人物覺得他們活在真實的世界中,但是對于我們來說,它們就是虛擬的,既然這樣,那麼我們也可能是高級文明創造出來的,我們的世界也是提前設計好的,只是我們不知道而已,雖然目前科學家還沒有準確的答案能夠證明我們的世界是不是虛擬的,但是從種種數據上來看,我們的世界可能是高級文明設計出來的。

因為我們的世界存在極限性,比如說在我們的世界中,很多數據都是有上限的,像溫度、硬度、濕度、壽命等等,這些邊界好像是被人刻意安排好的,根據研究我們能夠知道,溫度的最低下限是-273.15攝氏度,溫度的最高上限是宇宙大爆炸時所產生的溫度。

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除此之外,光速是宇宙中最快的飛行速度,任何有質量的物體它的飛行速度都無法超過光速,也不可能達到光速,為什麼光速會有限制呢?難道是高級文明故意設計的?現在科學家也在積極的研究光速的奧秘,如果這些是被高級文明設計出來的,那麼我們的世界就是虛擬的。

除了極限值以外,我們的世界還能夠利用公式計算出來,在人類科技發展的過程中,出現了很多著名的公式,通過這些公式,我們就能夠計算出未來的事情,比如說質能守恒定律,愛因斯坦提出了能量和物質之間是可以相互轉化的,而這個理論也是對的,科學家利用這個公式,制造出核武器,而且還制造出了很多東西。

除了這個公式之外,萬有引力公式,相對論等等,利用這些公式,我們能夠破解天體運動的奧秘,這讓很多人懷疑,我們的宇宙就是利用各種公式創造的,曾經愛因斯坦在100多年前,就利用公式計算出了黑洞,當時由于人類的科技不夠發達,所以很多人都不相信黑洞存在宇宙中。

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後來隨著人類科技的進步,在2019年的時候,人類終于拍到了第一張黑洞的照片,這也證明了黑洞是真實存在宇宙中的,既然宇宙中的一切物質都能夠利用公式計算出來,那麼如果人類能夠完全掌握這些公式,是不是也能夠創造出一個宇宙來,其實這并不是憑空想象,對于高級文明來說,這并不是一件難事。

量子力學給人類帶來了希望,同樣也讓很多人感到絕望,量子力學不像經典物理學,對的就是對的,錯的就是錯的,在量子力學中,對的或許不一定是對的,錯的也可能是對的,這讓很多人都捉摸不透,雖然現在量子力學已經成為人類必不可少的一部分,但是在量子力學中,還存在很多人類無法解釋的奧秘。

如果人類能夠將量子力學中的所有奧秘全部解開,說不定我們就能夠解開宇宙誕生的奧秘,從古至今,人類一直都在研究宇宙的奧秘,想要知道宇宙到底是如何來的?直到現在,我們都無法解開宇宙誕生的秘密,這說明宇宙比我們想象的還要神秘。

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不過小編認為,人類是地球上最有智慧的生命,人類的科技在不斷的進步和發展,未來隨著人類科技的進步,人類一定能夠解開宇宙誕生的奧秘,同時我們也能夠知道我們生存的世界到底是不是虛擬的,小編希望這一天能夠早日到來,希望人類能夠實現自己的夢想,對此,大家有什麼想說的嗎?

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