诡异的量子力学,其本质或引领人类揭开宇宙的真面目!
说到量子力学,相信大家多少都有所了解,如果用两个字描述量子力学,那只能是“诡异”。量子力学到底有多诡异?一两句话是讲不清楚的,总之,量子力学完全违背了我们的日常生活认知。

举个最简单的例子,此刻的你坐在家里的沙发上,正在阅读这篇文章,你的状态就是确定的,你就是在沙发上,这点毫无疑问。
但如果你身处量子世界,结果就不一样了。你可能在任何地方,比如说在月球上,甚至会同时出现在两个不同的地方。总之你的状态就是模糊的,只能用概率去描述,也可以理解为你无处不在,而如果我想知道你到底在哪里时,只有通过观测,而一旦实施了观测,你就会从无处不在的状态“坍缩”为唯一的固定状态,这就是所谓的“波函数坍缩”。

说白了,只有观测才会让你的状态确定下来,在没观测之前,你就是不确定的。往深了讲,这意味着我们世界的真实性取决于我们的观测,显然这否定了世界的客观实在性。
但是,不管量子力学有多诡异,那些诡异现象的确客观存在,不确定性是量子力学的固有属性,也是核心法则。而且,量子力学不仅仅是一种概念理论,它的核心思想早就应用在我们日常生活中,比如说LED屏幕,激光扫描仪,还有手机电脑中的芯片等,其中都包含有量子力学。

量子力学甚至诠释了太阳为什么会发光,我们的眼睛为什么能看到东西。表面来看,太阳发光是因为核聚变,但更本质的原因还在于量子力学,如果没有量子隧穿效应,太阳根本就不会发生核聚变,这就说来话长了,暂且不详述了。
也就是说,如果没有量子力学,我们的电脑和手机就会彻底沦为一堆废铁。量子力学如此重要,早已成为了现代物理学大厦的基石之一,另一个基石也是我们熟悉的相对论。
那么,具体来讲,量子力学到底诡异在什么地方?为什么科学家无法诠释那些诡异现象的本质呢?
科学家们发现,用数学公式的确可以精确预测量子世界里面的运动情况,但数学并不等同于物理和现实,一旦科学家试图用物理法则去诠释量子世界的运动规律时,就遇到了麻烦。
那些看似非常简单的东西,用物理学竟然很难诠释。
举个例子,描述一个物体的位置和速度通常都会很简单,因为位置和速度是一个物体的基本物理量,很容易体现出来。

但是,当科学家们试图测量微观粒子的位置和速度时,就遇到了麻烦,他们发现很难同时测量出微观粒子的位置和速度信息。要知道在宏观世界,我们很容易做到这点,比如说一辆飞速行驶的小汽车,它在某个时刻的速度和位置信息很容易计算出来。
同时,在宏观世界里,一个物体的位置只需要用三个物理量就能描述出来,这就是“长宽高”三个维度。但是在量子世界就大不一样了,三个数字是远远不够的,我们甚至需要无穷多个数字。
说白了,我们只能用“波函数”来描述微观粒子的状态,所谓“波函数”通俗理解就是“所有数字的集合”。而描述波函数的方程就是薛定谔方程。

薛定谔方程并不复杂,看起来非常优美简洁,不过公式中的符号不太容易理解。这并不重要,我们只需要明白薛定谔方程的重要性就行了。薛定谔方程在量子世界中的地位,就相当于牛顿定律在宏观世界地位一样,这下应该明白薛定谔方程有多重要了吧,它就是描述微观粒子在量子世界里的运动状态的。
根据薛定谔方程,我们无法准确描述微观粒子的位置和速度信息,或者说需要无穷多个物理量才能描述出来。更诡异的是,当我们试图测量微观粒子的具体信息时,就会发现微观粒子就在某个地方,它的信息非常固定。

也就是说,观测可以让微观粒子的不确定性坍缩为确定性,在观测的一瞬间,波函数就坍缩了,不再遵循薛定谔方程。
有人试图用宏观世界的法则诠释量子力学,认为观测就意味着光子会与微观粒子发生某种作用,从而导致波函数坍缩。但这种观点其实并不严谨,支持这种观点的科学家很少,因为光子与微观粒子发生作用并不是波函数坍缩的充分条件,说白了,光子对微观粒子的干扰并不会让其坍缩为完全确定的状态。

随着量子力学的不断发展,科学家们有了新的发现:量子力学的法则在宏观物体上也同样适用,只不过体现的不是很明显罢了。
这种结果也是可以预料的,因为微观与宏观本来就是相对的,不会有明确的分界线,正如小与大不存在明确的分界线一样。
既然量子力学适用于所有物体,那么观测行为的意义到底是什么呢?
哥本哈根学派给出了这样的解释:其实测量问题是不存在的,因为只有测量才有意义,不测量就没有任何意义。

其实这就是哥本哈根学派提出的核心思想:不确定性原理,虽然这个原理很诡异,但已经被主流物理学界认可。
但这种对观测的诠释总给人一种“诡辩”的感觉,就像爱因斯坦怒怼波尔:不看月亮时,难道月亮就不存在吗?而波尔的解释是:既然没看月亮,你怎么知道月亮存在呢?

对于量子力学的诡异性,还有很多其他解释,比如说多世界诠释,甚至虚拟世界诠释。虚拟世界诠释认为,我们生活的世界其实是被高级文明模拟出来的,就像一个虚拟游戏一样。果真如此的话,很多诡异现象确实能解释得通。
比如说,在游戏世界里,只有游戏人物看到或者感知到的世界才真实存在,游戏人物看到的画面才会被渲染出来,而游戏人物外面的世界其实是不存在的,这样做的目的主要是为了降低游戏的荷载。
不过不管哪种诠释,都没有真正触及量子力学的本质,或许真如爱因斯坦所说,量子世界里有某种“隐变量”还没有被发现,一旦发现了“隐变量”,或许人类就能触及宇宙的本质!
大家都在看
-
宇宙探索·超新星遗迹:恒星死亡后留下的宇宙画卷 宇宙探索·超新星遗迹:恒星死亡后留下的宇宙画卷——从蟹状星云到SN 1987A的多信使探索当一颗大质量恒星耗尽核燃料,它不会安静地消失——它以超新星爆炸的方式,用相当于数十亿颗太阳的光芒,向宇宙宣告自己的死亡 ... 宇宙探索06-18
-
宇宙探索·哈勃张力:物理学天空最有趣的悬案 宇宙探索·哈勃张力:两种测量方法给出的宇宙膨胀速率相差5σ,物理学天空最有趣的悬案如果宇宙是一本正在被翻开的书,那么哈勃常数就是翻页的速度——它告诉我们宇宙膨胀得有多快。但过去十年,天文学家发现了一件 ... 宇宙探索06-18
-
宇宙探索·快速射电暴——毫秒级宇宙神秘信号 宇宙探索·快速射电暴——毫秒级宇宙神秘信号✨ 来自数十亿光年外的毫秒级射电脉冲,挑战现有物理 ✨ 核心科普:快速射电暴(Fast Radio Burst,简称FRB)是一种持续时间仅几毫秒的强烈射电脉冲,起源于银河系外的遥 ... 宇宙探索06-18
-
为了探索时间,科学家制造了一个微型宇宙,结果真的看到时间起源 我们每天跟着时钟生活,默认时间是宇宙自带的、均匀流逝的外部标尺。但在量子引力领域,这却是悬而未决的核心难题:描述宇宙整体的基础方程里,根本没有“时间”这个参数。最近,英国伯明翰大学的物理学家乔瓦尼·巴 ... 宇宙探索06-17
-
黑洞:宇宙中最神秘的时空陷阱 黑洞是宇宙中最令人着迷也最令人困惑的天体。它们就像宇宙中的隐形捕食者,用强大的引力吞噬着周围的一切,甚至连光都无法逃脱。黑洞的形成源于大质量恒星的死亡。当一颗质量超过太阳20倍以上的恒星耗尽核燃料后,其 ... 宇宙探索06-17
-
宇宙探索·星际分子云:恒星诞生工厂与宇宙生命化学的摇篮 宇宙探索·星际分子云:恒星诞生工厂与宇宙生命化学的摇篮星际分子云:宇宙中最壮观的恒星制造工厂在银河系中,最引人注目的景象并非某颗单独的恒星,而是横跨数百光年的巨型分子云(Giant Molecular Clouds, GMCs) ... 宇宙探索06-16
-
宇宙探索·千新星:中子星合并、重元素起源与多信使天文学的黎明 宇宙探索·千新星:中子星合并、重元素起源与多信使天文学的黎明千新星:宇宙中制造黄金的"炼金术熔炉"2017年8月17日,人类天文学迎来了历史性的一天。LIGO-Virgo引力波探测器捕捉到了持续约100秒的引力波信 ... 宇宙探索06-16
-
宇宙探索·磁重联:太阳耀斑与宇宙粒子加速的隐形引擎 宇宙探索·磁重联:太阳耀斑与宇宙粒子加速的隐形引擎磁重联:宇宙中最剧烈的磁能释放机制在太阳表面,每隔一段时间就会爆发一次耀斑——短短几分钟内,相当于数十亿颗原子弹的能量被瞬间释放,喷射出的高能粒子以接 ... 宇宙探索06-16
-
中国宇宙空间站:未来探索的新征程!🚀🌌 别只看热闹发射。很多人以为航天只是上太空拍星星,殊不知中国早已在宇宙铺开一张长远布局,步步为营,落子星河。曾经仰望星空只能羡慕他国的太空设施,载人航天、深空探测,全球卫星网络全都受制于人。早年发射卫星 ... 宇宙探索06-15
-
宇宙探索·重子声波振荡——宇宙声波化石,暗能量探针 宇宙探索·重子声波振荡——宇宙声波化石,暗能量探针✨ 大爆炸后38万年的声波化石,今天仍在宇宙中回响 ✨ 核心科普:重子声波振荡(Baryon Acoustic Oscillations,简称BAO)是宇宙大爆炸后约38万年、宇宙微波背景 ... 宇宙探索06-15
相关文章
- 探索宇宙的奇妙之旅🚀✨ #未来科技
- 宇宙探索·蓝色流浪星:球状星团中的恒星身份谜题
- 宇宙探索·红矮星:耀斑活动与系外行星宜居性挑战
- 脑科学:探索宇宙中最复杂的物质
- 宇宙探秘:从大爆炸到暗物质——人类对浩瀚星空的终极追问
- 央视炸裂官宣!南天门计划参数全曝光,中国空天时代呼啸而来
- 宇宙探索·活动星系核喷流——百亿光年外的宇宙超光速灯塔
- 2026最新解析:经典科幻《星际探索》—孤独宇宙中的终极自我探寻
- 2026最新解读:电影《星际探索》—宇宙孤独中的自我救赎深度解析
- 人类探索宇宙的前哨站,NASA公布雄心勃勃的月球基地新计划
- 宇宙探索·银河系以600km/s狂奔,终点在哪里?
- 宇宙探索·暗物质子结构问题—宇宙模拟为何"多了几千个卫星星系"
- 神舟二十三号载人飞船引发两岸热议 国台办:期待台湾同胞同大陆同胞一道探索浩瀚宇宙
- 国台办:期待与台湾同胞一道探索浩瀚宇宙
- 太空驻留200多天!神舟二十一号航天员创造了哪些成就
- 人类探索宇宙的意义到底在哪里
- 宇宙探索·银河系与仙女座星系的未来大碰撞
- 宇宙探索·天鹅座X-1:人类确认的第一个恒星级黑洞
- 宇宙探索·宇宙空洞——宇宙中最寂静、最空旷的巨型区域
- 即将发射悬念拉满!神舟二十三号乘组大猜想,香港航天员或创历史
热门阅读
-
预言2030年太阳将休眠,恐怖的千年极寒将来临 07-11
-
中国十大元帅之死,多高寿而善终(林彪叛逃而死) 07-11
-
因果报应真实事例,做尽坏事必遭天谴 07-11
-
这6个神奇天体有很酷的名字 06-01
-
全球人口减少可能带来的六大教训和好处 07-18
-
离太阳最近的十大恒星排名,宇宙最大十大星球 04-12
-
创生之柱是什么?(创生之柱给予了许多恒星生命) 12-25
精选文章
- 中国51区秘密基地,窃密必被抓(抓住就杀头)
- 中国空间站离地球有多少公里有多大,400公里/大约有110立方米 ...
- 2025年宇宙探索大爆发!月全食、火星冲日等,这些天文奇观别错过
- 黑龙江50万年死火山苏醒, 内含15%电量的巨大岩浆囊
- 中国“天宫”空间站将在2022年前后建成 呈T字型有三个舱段最多可驻留6人 ...
- 中国古代四大凶兽,四大神兽vs四大凶兽谁更强
- 新冠病患康复后,可能“精子减少或无精”
- 误会一辈子!破伤风其实是一种细菌跟生锈铁完全没关系
- 中国长征五号B遥一运载火箭全貌曝光 本月底在海南文昌航天发射场进行首次发射 ...
- 美国同步空间态势感知项目(GSSAP)军事间谍卫星多次秘密靠近俄罗斯和中国的航天器 ...
