這篇文章的開始
要從氣體加熱實(shí)驗(yàn)說起
光是粒子?
不連續(xù)光譜
將氣體用玻璃管加熱后,散發(fā)出來的光穿過棱鏡,會(huì)發(fā)現(xiàn)它的光譜與彩虹不同,是擁有一道道特定色彩的筆直光束,不會(huì)擴(kuò)散。
科學(xué)家玻爾對(duì)此給出了解釋。
他認(rèn)為,原子中的結(jié)構(gòu)和星系類似,電子有其特定的軌道。但與星系不同的是,電子在不同軌道間的運(yùn)行像是幻影移形,像是從一個(gè)軌道消失,又從另一個(gè)軌道出現(xiàn)。
而這種電子的躍遷會(huì)釋放能量,它是不連續(xù)的,激發(fā)的色光因而也是不連續(xù)的。
玻爾
尼爾斯·亨里克·達(dá)維德·玻爾(丹麥語:Niels Henrik David Bohr,1885年10月7日-1962年11月18日),丹麥物理學(xué)家,1922年因“他對(duì)原子結(jié)構(gòu)以及從原子發(fā)射出的輻射的研究”而榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
電子是波?
我們在高中物理時(shí)學(xué)過雙縫干涉現(xiàn)象,它說明了光的波動(dòng)性,我們把波想象成海浪,它可以分裂可以結(jié)合。而電子,也可以做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。用一張圖來簡單回憶原理。
玻恩:這些波并不是散開的粒子,這是概率波,電子本身是概率性的集合。波在各個(gè)地方的大小,代表著這里可能出現(xiàn)電子的概率。換言之,波最大的地方,不是說這里有更多的電子,而是電子最有可能出現(xiàn)在這里。
而通過薛定諤方程,我們可以計(jì)算出這個(gè)概率。
馬克斯·玻恩(德語:Max Born,1882年12月11日-1970年1月5日),德國物理學(xué)家與數(shù)學(xué)家,發(fā)展了量子力學(xué)、固體物理學(xué)及光學(xué),培養(yǎng)了大量知名物理學(xué)家。1954年,玻恩因“量子力學(xué)方面的基礎(chǔ)性研究,特別是給出波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋”而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
上帝擲骰子嗎?
想象一下,我們的世界萬物都由概率決定。我們的存在源于量子的偶然。愛因斯坦無法相信現(xiàn)實(shí)世界由概率決定。愛因斯坦說:上帝不擲骰子。
玻爾反擊道:不要告訴上帝怎么做。
玻爾認(rèn)為測量本身起著作用——粒子的不確定性直到測量那一刻,它有了一個(gè)確定性的位置?,F(xiàn)實(shí)世界的本質(zhì)就是模糊不定的。
愛因斯坦并不是說量子力學(xué)不對(duì),而是認(rèn)為其理論還不夠完善,不能解釋粒子觀測前的情況。
量子糾纏現(xiàn)象
在物理學(xué)中常用到量子的概念,指一個(gè)不可分割的基本個(gè)體。
量子糾纏現(xiàn)象,簡單的說,假若對(duì)于兩個(gè)相互糾纏的粒子分別測量其物理性質(zhì),像位置、動(dòng)量、自旋、偏振等,則會(huì)發(fā)現(xiàn)量子糾纏現(xiàn)象。
例如,假設(shè)一個(gè)零自旋粒子衰變?yōu)閮蓚€(gè)以相反方向移動(dòng)分離的粒子。對(duì)于其中一個(gè)粒子測量自旋,假若得到結(jié)果為上旋,則另外一個(gè)粒子的自旋必定為下旋,反之亦然。
愛因斯坦與玻爾
愛因斯坦認(rèn)為:量子糾纏,就相當(dāng)于一副手套,各放在一個(gè)保險(xiǎn)箱里,假設(shè)當(dāng)某人打開一只箱子發(fā)現(xiàn)它是左手時(shí),那另一只一定是右手。就是說,量子的狀態(tài)是在分開瞬間就確定的。
玻爾認(rèn)為:兩個(gè)量子間,存在著一種幽靈般的作用,當(dāng)測量其中一個(gè)時(shí),另一個(gè)量子就會(huì)在沒有任何時(shí)空的限制下受到作用。
驗(yàn)證究竟哪種狀態(tài)是對(duì)的,只要制造出一臺(tái)產(chǎn)生糾纏量子的機(jī)器——
瞬間移動(dòng)
蔡林格的實(shí)驗(yàn):
他首先在La Palma島的實(shí)驗(yàn)室生成了一對(duì)糾纏粒子,留著一個(gè)A,另一個(gè)B用激光望遠(yuǎn)鏡傳到144英里外的Tenerife島上。這時(shí)候在La Palma島引入第三個(gè)粒子C。通過與A相互作用,研究兩者的相互作用比對(duì)量子態(tài),通過幽靈般的作用,B就可以變得與C一模一樣。而C,會(huì)在測量所有量子態(tài)時(shí)摧毀。
假設(shè)有一天,以量子糾纏為基礎(chǔ)的瞬間移動(dòng)技術(shù)真的誕生,早上在成都的大謬想去天津吃煎餅果子,那我只要走進(jìn)瞬間移動(dòng)艙,掃描我所有的粒子,對(duì)位于天津的瞬間移動(dòng)艙內(nèi)的粒子做量子糾纏,成都的大謬因?yàn)閽呙瓒淮輾?,天津的?fù)制品大謬就是被瞬間移動(dòng)的大謬了。
但是從哲學(xué)的角度考慮,復(fù)制品大謬是否是真的大謬呢?
安東·蔡林格(德語:Anton Zeilinger,1945年5月20日-),奧地利量子論物理學(xué)家,奧地利科學(xué)院量子光學(xué)與量子信息研究所維也納分所主席。以發(fā)現(xiàn)光子的量子糾纏而知名。
量子計(jì)算機(jī)
現(xiàn)有的計(jì)算機(jī),是把高級(jí)語言編譯成二進(jìn)制編碼進(jìn)行運(yùn)算,比特位由0、1構(gòu)成。而量子位可以有很多種情況。
以大謬走迷宮為例,每次只能試錯(cuò)一條路。但如果是量子計(jì)算機(jī),大謬就可以成為很多個(gè)同時(shí)開始試錯(cuò),大謬就可以很快走出迷宮。量子非常小,可以用很小的體積造出很高效的計(jì)算機(jī)。前景非常可觀。
平行宇宙,
隨機(jī)世界的思考
量子力學(xué)理論已經(jīng)有所應(yīng)用,但是這個(gè)理論仍然存在許多需要完善之處,而且在這個(gè)理論的最基端——原子層面,許多現(xiàn)象多處于不確定狀態(tài)。而原子組成的我們,狀態(tài)卻是確定的。
而從微觀到宏觀的各種可能性,或許就存在于平行宇宙之中。
文字:佯大謬
圖片:來源網(wǎng)絡(luò)
來源:科學(xué)的名字有點(diǎn)長
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