現代物理學­­­­­­ —— “坍塌的世界觀”

百萬年來,人類經歷了無數的文明發現,提出了各種各樣的理論,又不斷地推翻建立新的觀點。 世界因此不斷髮展。細數那些刷新對世界認知的理論與發現。

量子”

德國科學家"M·普朗克"在1900年 研究黑體輻射現象時提出的“量子”概念。 不同於經典力學,量子力學主要表現在微觀世界中。 普朗克認為:能量的傳遞並非我們所認為的“連續性”的,必須有一個最小的單位。就比如上樓梯一般,你不可能在1.2層5.4層這樣,你必須是一層一層上到一座高樓。 微觀決定宏觀,在微觀世界中,量子是某物質的最小單位。也就是說世間萬物都由“量子”組成。

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量子糾纏?

量子糾纏是指當兩個粒子密切相關時,對一個粒子的測量立即就會影響到另一個粒子,不管兩者相距有多遠,哪怕一個在地球上,一個在宇宙的邊緣。

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波粒二象性

量子物體(如光子和電子) 可以以波的形態存在,同時又可以以粒子的狀態存在。

例如,我們知道,粒子的運動是有軌跡的,而波的特點是在整個空間瀰漫,沒有確定的軌跡。當你把量子物體當作粒子看待(如用粒子探測器探測它),想知道它的運動軌跡,好,那它就表現得像個粒子。假如你在設計實驗的時候,想看看它的波的特性,如干涉、衍射等,好,它就表現出波的特性。

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在量子力學中有一個著名的雙狹縫實驗。它之所以著名,是因為展示了量子的許多奇怪特徵。下面我們就以它為例子來談談。

假如你在一個水池裡設置一個有兩條豎直狹縫的屏障,然後用手指蘸一下水產生水波,水波會穿過兩條狹縫。穿過兩狹縫的水波會在屏障後面互相干涉,形成一個干涉圖案。

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如果你把屏障從水裡拿出,朝狹縫發射一堆子彈,它們就會直接穿過這條或那條狹縫,在屏障後留下兩條分明的彈痕,而不會產生干涉圖案。

這是經典的波和粒子在雙狹縫實驗中的表現。但詭異的是,微觀粒子譬如電子,可以同時表現出兩者。

假如你朝狹縫發射電子,甚至像發射子彈一樣控制好,一次發射一個,起初屏障後面開始形成兩條明顯的“彈痕”,說明電子錶現得像粒子;但隨著你發射的電子漸多,彈痕也漸漸模糊起來,最後竟然在屏幕上顯示出明暗相間的干涉圖案,這時它又表現得像波了。倒好像每個電子同時穿過了兩條狹縫,並與自身干涉。

按照不確定性原理,可以這樣解釋:因為電子是一個量子物體,我們不能確切地知道它的位置。電子有機會穿過一條狹縫,也有機會穿過另一條狹縫——因為兩者都是可能的,所以它實際上同時經歷了兩個過程。換句話說,確實是每個電子同時穿過了兩條狹縫,並與自身干涉。

現在,更詭異的事情來了。假如你在兩狹縫邊上各放置一個粒子探測器,來觀察電子到底穿過了哪條狹縫。你的意圖可以得逞,比如電子擊中探測器的探頭,不斷髮出明亮的閃爍,你高興地歡呼:“你這個鬼傢伙,終於被我逮著了!你剛才走的是這條縫,現在走的是那條縫。”但是,等你把頭探到屏障後面,就會發現大事不妙:干涉圖案竟然消失不見了,只留下像彈痕一樣的兩條直截分明的狹縫投影。

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按前面的解釋,這是因為你知道了電子穿過哪個狹縫之後,它不就再處於疊加態,所以只能選擇一條路徑,通過一條狹縫。電子的波動行為消失了,表現得完全像粒子。

“薛定諤的貓”

“薛定諤的貓”是由奧地利物理學家薛定諤於1935年提出的有關貓生死疊加的著名思想實驗,是把微觀領域的量子行為擴展到宏觀世界的推演。

實驗是這樣的:在一個盒子裡有一隻貓,以及少量放射性物質。之後,有50%的概率放射性物質將會衰變並釋放出毒氣殺死這隻貓,同時有50%的概率放射性物質不會衰變而貓將活下來。 那麼盒子處於封閉狀態時貓可以說是活著也可以是死了。處於一種“既死又活”的疊加狀態。

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而當你打開盒子時,必定會發生其中一種狀態,貓生死疊加的平衡被打破在數學術語就是“波函數坍縮(collapse)”)也就是說我們的觀測會影響到最終的結果。

暗物質

科學家通過計算星球與星球之間的引力發現,星球自身的這點引力,遠遠不夠維持一個個完整的星系。那就是說,如果星系、星球間僅僅只有現有質量的萬有引力支持的話,宇宙應是一盤散沙。

宇宙之所以能維持現有秩序,只能是因為還有其他物質。而這種物質,目前為止,我們都沒有看到並找到,所以,稱之暗物質。

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暗物質有多少?

科學家通過計算,要保持現在宇宙的運行秩序,暗物質的質量,必須5倍於我們現在看到的物質。

然而直到現在還沒有觀測到暗物質,只是能發現光線在經過某處時發生偏轉,而該區域沒有我們能看到的物質,也沒有黑洞。

現在我們發現,我們認知的物質,僅僅是這個宇宙的5%沒有任何聯繫的二個量子,可以如神一般的發生糾纏。把意識放到分子,量子態去分析,意識其實也是一種物質。

宇宙中還有95%我們不知道的物質,那靈魂、鬼都有可能存在。既然存在量子能糾纏,那第六感、特異功能也可以存在。

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同時,誰能保證在這些未知的物質中,沒有一些物質或生靈,它能通過量子糾纏,完全徹底地影響我們的各個狀態?

我們現在所有的物理學理論,都以光速不可超越為基礎。而據測定,量子糾纏的傳導速度,遠高於光的速度。大概可在任何宇宙、任何地區瞬間傳達吧。



浩瀚的宇宙,未知的世界。人們的探索還在繼續。在探索真理的路上,或許佈滿荊棘,充滿挑戰。我們的步伐卻從未停止!

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