量子力学为何让人感到害怕?科学家究竟发现了什么

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现代科学认为人类诞生于200多万年前,当时猿类生物生活在地球上,猿类生物为了能够长久的发展下去,于是它们选择了群居生活,群居生活不仅仅能够促进彼此之间相互交流的机会,还能够有效的抵抗外来侵略者,科学家经过研究发现,频繁的交流能够使猿类的大脑变得越来越聪明,由于猿类生物长期在一起生活,所以猿类的大脑变得越来越聪明,最终成功进化为人类。

人类从诞生以后就开始不断研究和探索世界的奥秘,现在人类已经对世界有了大概的了解,人类之所以能够有如此之快的发展速度,主要是因为在人类科技发展的道路上出现了很多伟大的科学家,比如说牛顿,在天文学上,他发现了万有引力定律,开辟了天文学的新纪元,万有引力是把引力视为由于质量引起的一种基本力。

量子力学为何让人感到害怕?科学家究竟发现了什么

简单来说就是物质之间存在的一种相互吸引力,两个物体之间的质量和物体的大小乘积成正比,但是和物体之间的距离的平方成反比,但是又和物体的化学本质和物体的物理状态没有关系,总体来说就是物体的质量越大,体积越大,引力就越大,牛顿认为,不管是苹果掉在地上还是雨水掉在地上,都遵循同样一种力的作用,这个力就是万有引力,牛顿建立的经典物理学对人类的科学贡献很大。

根据经典物理学我们能够知道,一旦确定初始状态,所有粒子的未来运动状态都可精确预测,比如说卫星什么时候经过,什么时候落地,从原则上来说,只要计算能力足够,都能够精确预测。

从这个角度来说,世界上的一切似乎都是能够预测的,但事实并非如此。

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在微观世界中,在一定条件下,一个粒子在某个位置出现是概率性的,对此经典力学却无法解释,20 世纪初,在普朗克、爱因斯坦、玻尔、薛定谔、海森堡、狄拉克等科学家的努力下,量子力学得以创立,从而解释了微观粒子的运动规律。量子力学是一种描述微观物质的理论,与相对论一起被认为是现代物理学的两大支柱。

为什么科学家要创立量子力学?在量子力学创立之前,科学家一直认为我们已经能够解释世界上所有的问题了,比如说在远低于光速下,牛顿的定律能够精确的解决所有机械运动的问题,电磁现象的规律被总结为麦克斯韦方程,光的现象能够被波动理论完美的解释,热现象能够被热力学和统计物理学所解释,看上去一切问题都被人类解开了。

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但是就在这个时候,科学家突然发现,经典物理学只能够解释宏观世界的问题,一旦进入微观世界经典物理学就失效了,为了能够解决微观世界的奥秘,所以众多科学家在一起创立了量子力学。

在量子力学中,有很多诡异的实验,其中比较著名的实验有双缝干涉实验,这个实验的目的最初是用于展示光子或电子等微观物体所呈现的波动性和粒子性,在各界科学家对双缝干涉实验结果展开深入研究后,它所得出的理论,是为人们所不能接受的,在了解双缝干涉实验之前,我们先了解一下物理学家对光的定义,当年麦克斯韦曾经利用方程对电磁波做出了计算,解开了关于电磁波的秘密,人们发现电磁波的运行速度实际上和光是一样的,所以人类给光也下了一个著名的定义:光是一种波。

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不过当时还有很多人认为牛顿的说法是对的,牛顿认为光是一种粒子,所以对于光的定义,物理学家一直存在争议,在这个背景之下,1807年一位名为托马斯.杨的英国科学家便发起了著名的双缝干涉实验,去寻找光的实质,所以双缝干涉实验也被称为是杨氏双缝干涉实验,双缝干涉实验的过程实际上是很简单的。

当时托马斯·杨利用一个点燃的蜡烛以及一块被割开两处的遮挡板、一面屏幕便做起了实验。托马斯·杨首先先把蜡烛摆在遮挡板后,然后点燃蜡烛观测屏幕上光所形成的条纹。实验原理实际上是很简单的,如果光是一种粒子,那么在这种情况下便会直接透过缝隙投影在屏幕之上,成为明暗相间的条纹。但如果光是一种波,那么便很可能会随机通过左边或是右边的缝隙到达屏幕之上。

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最后的实验结果让所有人都大为震惊,在屏幕上,干涉条纹出现了,那么这项研究也证明,光确实是一种波。虽然这个实验已经证明了光是一种波,但是物理学界对这项实验结果依然保持怀疑,著名的物理学家爱因斯坦曾经提出,光还具有粒子性,后来科学家做了第二次实验,不过这次实验和第一次实验不同的地方在于,科学家在狭缝后面加上了电子探测器,这样能够准确的看到光子是从哪个孔穿过去的。

最后科学家发现,光子要么从左边穿过去,要么从右边穿过去,这个实验结果证明了光是一种粒子,通过实验科学家最终得出光具有波粒二象性,而且光到底是波还是粒子,和观测者有很大的关系。

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当双缝干涉实验在没有观测者的时候,粒子就处于叠加状态,这个叠加的状态通过双缝的时候,有一半会通过A缝隙,另一半会通过B缝隙,在没有观测者的时候,量子处于叠加状态,所以我们看到的就是粒子的形态,当我们去观察它的时候,就能够看到它到底是从A缝隙还是B缝隙穿过,由于粒子的路径被锁定了,所以干涉条纹也就消失了,这个时候它就变成了波,这个实验告诉我们观测者能够决定事物的最终结果,叠加态是量子力学当中的一个基本的原理。

它说明了波函数的性质,如果ψ1是体系的一个本征态,对应的本征值为A1,ψ2也是体系的一个本征态,对应的本征值为A2,根据薛定谔方程的线性关系,ψ=C1ψ1+C2ψ2也是体系一个可能的存在状态。

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量子力学的诡异之处并不只是这些,曾经著名的物理学家爱因斯坦得知量子纠缠后,也感到非常困惑,爱因斯坦将其称为是“鬼魅般的超距作用”,两个发生纠缠的粒子,不管相隔多远,都能够瞬间感觉到彼此的存在,如果某个粒子的状态发生改变,那么另一个粒子也会瞬间做出改变,就好像是心灵感应一样。

假如说我们将配对好的一个粒子放在宇宙的最南边,另一个粒子放在宇宙的最北边,只要我们影响宇宙最南边的粒子,那么宇宙最北边的粒子也会瞬间受到影响,这个影响的速度已经远远地超过了光速,到现在为止,科学家都不能够很好的解释量子纠缠的奥秘。这也是为什么量子纠缠被誉为量子世界最让人难以理解的现象之一。

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在物理学上,科学家这样定义量子纠缠:当两个或者多个粒子发生相互作用之后,单个粒子原有的属性消失不见,只会体现出整体的属性,简单来说纠缠中的两个或者多个微观粒子,就相当于一个粒子,因为纠缠中的粒子只能够描述整体性质,并不能够描述单个粒子的性质,虽然量子纠缠过程并没有传递任何信息,但是这种现象依然让科学家感到困惑,如果说未来人类能够利用量子力学制造出量子计算机来,那么它将远超现在所有的计算机,量子力学让很多人觉得我们的世界并不是真实存在的,随着人类科技的发展,越来越多的人文科学、社会发展甚至人的心理、行为,都以建立数学模型来预测。随着我们深入了解宇宙,我们渐渐地发现宇宙在很大程度上也建立在数学定律上面。

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我们能够通过计算得出宇宙的年龄,预测宇宙的发展,好像宇宙就像是刻意设计出来的一样,有一套底层算法,现实世界的不确定原理,就像创造我们这个世界的电脑主机为了节省算力而设定的规则,通过游戏对现实的模仿,这种模仿反而穿透了现实的表现,暗示出了我们难以观测到的本质。

著名的科学家爱因斯坦曾经说:如果量子力学是正确的,那么这个世界就有点疯狂,波尔曾经说:谁要不为量子力学理论感到惊讶,那是因为它还不了解这个理论,费曼先生说:我想我可以相当有把握的说,没人能够真正看到量子力学。有很多证据能够表明死亡不会消失,这只是意识造成的幻觉。

著名的物理学家罗杰.彭罗斯和美国意识研究中心主任哈梅罗夫提出大脑中的量子物质形成灵魂,当一个人死亡时,大脑微管中的量子信息离开身体进入宇宙,根据这一理论,人类濒死体验相当于大脑中的量子计算机程序。

科学家认为,如果宇宙中存在高级文明,那么他们想要制造出一个虚拟的宇宙来,也是有可能的,只要将大量的公式、算法、定律、规则等等一切都融入一个系统,就能够模拟出一个虚拟的世界来,就像我们平时玩的游戏一样,对于我们来说,游戏本身就是虚拟的,但是身处游戏里面的人物,它们不可能知道游戏世界是虚拟的,而且它们永远也走不出游戏世界,就像我们无法走出宇宙是一样的,现在科学家也在尝试制造虚拟世界。

量子力学为何让人感到害怕?科学家究竟发现了什么

在2018年的时候,来自西班牙巴斯克大学的恩里克.索拉诺研究团队,在IBM公司提供了5个量子比特量子计算机,用于量子生命的制造,这个团队按照达尔文的进化论,创造了一个能够自己繁殖、变异、进化和死亡的完整量子生命,在实验过程中,科学家利用量子纠缠的性质,将量子生命的基因编码期望值复制到新的量子比特上面,这使得量子生命有了自我繁殖的能力,如果说这项实现能够成功,那么我们也将会制造出一个虚拟的真实世界来,要知道人类文明从诞生到现在也就短短几千年的时间,而宇宙大爆炸到现在已经过去了138亿年,我们的地球诞生不过46亿年,这就说明我们的地球并不是宇宙中第一批诞生的行星,科学家认为,在宇宙大爆炸10亿年后,我们宇宙中的第一批行星开始诞生。

如果说第一批行星上面诞生了生命,按照生命的进化速度来看,这些生命早已经进化出了智慧,而按照智慧生命发展的速度来看,他们的文明等级早已经超出了我们的想象。

量子力学为何让人感到害怕?科学家究竟发现了什么

现在科学家将宇宙中的文明等级分为四个阶段:

一级文明就是能够利用本星球上所有的资源,二级文明就是能够利用本恒星系中所有的资源,三级文明就是能够利用星系中所有的资源,四级文明就能够利用宇宙中所有的资源。

现在人类的文明等级还不到一级文明,毕竟人类还无法利用地球上所有的资源,但是对于高级文明来说,它们的文明等级或许已经达到了三级文明或者是更高等级的文明,对于这样的高级文明来说,它们制造出一个虚拟的世界来完全有可能。

所以很多科学家认为,我们生活的世界就是虚拟的,曾经著名的企业家马斯克也表示,我们所生活在真实世界的概念只有十亿分之一。

虽然这些都是科学家的猜测,但也是有一定道理的,小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,人类的科技在不断的进步和发展。

只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来随着人类科技的进步,说不定人类能够解开世界的本质,到时候我们就能够知道,我们的世界是不是真实的。

希望人类能够早日实现自己的梦想。

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