地球是一顆美麗的藍(lán)色星球,在地球上生活著很多生物,有海洋生物、有陸地生物、有兩棲生物和微生物等等,根據(jù)達(dá)爾文的進(jìn)化論我們能夠知道,地球上的生物都是由簡(jiǎn)單生物進(jìn)化而來的,由最初的單細(xì)胞生物進(jìn)化為多細(xì)胞生物,由多細(xì)胞生物進(jìn)化為海洋生物,由海洋生物進(jìn)化為兩棲生物,由兩棲生物進(jìn)化為陸地生物,人類就是由陸地生物猿類進(jìn)化而來的,不過人類和其他動(dòng)物最大的區(qū)別在于,人類誕生了智慧,生命的出現(xiàn)給地球這顆行星增添了很多色彩,尤其是人類出現(xiàn)以后,解開了地球上很多的奧秘。在人類科技發(fā)展的道路上,出現(xiàn)了很多偉大的科學(xué)家,比如說牛頓、愛因斯坦、哥白尼、伽利略等等。
這些偉大的科學(xué)家給人類的科學(xué)發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn),尤其是在19世紀(jì)的時(shí)候,人類科學(xué)發(fā)展幾乎達(dá)到了頂峰,這個(gè)時(shí)期出現(xiàn)了很多著名的科學(xué)家,比如說普朗克、玻爾、海森堡、居里夫人、薛定諤、德布羅意、費(fèi)米、狄拉克、愛因斯坦等等,這些科學(xué)家是繼哥白尼、伽利略、牛頓之后,又一批偉大的物理學(xué)家,牛頓被稱為是人類科學(xué)史上的鼻祖,牛頓在數(shù)學(xué)、科學(xué)、力學(xué)等多個(gè)方面都做出了巨大的貢獻(xiàn),牛頓的萬(wàn)有引力定律揭示了天體運(yùn)行的基本規(guī)律,牛頓認(rèn)為,天體運(yùn)動(dòng)主要是因?yàn)橐?,任何有質(zhì)量的物體都是有引力的,物體的質(zhì)量越大,它的引力就越大。
牛頓以一己之力創(chuàng)立了經(jīng)典物理學(xué),所以他被后人稱為是科學(xué)史上的鼻祖,在19世紀(jì)的時(shí)候,人類一直認(rèn)為我們已經(jīng)解開了世界上所有的奧秘,比如說在遠(yuǎn)低于光速的情況下,牛頓的定律能夠解決所有機(jī)械運(yùn)動(dòng)的問題,電磁現(xiàn)象的規(guī)律被總結(jié)為麥克斯韋方程,光現(xiàn)象能夠被波動(dòng)定律完美解釋,熱現(xiàn)象能夠被熱力學(xué)完美解釋,就在人類認(rèn)為一切問題都可以解決的時(shí)候,科學(xué)家突然發(fā)現(xiàn),在微觀世界中,這些理論都無(wú)法適用,于是在19世紀(jì)的時(shí)候,眾多科學(xué)家一起建立了量子力學(xué),量子力學(xué)是描述微觀物體的理論,和相對(duì)論一起被認(rèn)為是現(xiàn)代物理學(xué)的量大支柱。
一提到量子力學(xué),很多人的第一反應(yīng)是微觀、不連續(xù)、不確定、奇怪、詭異等等,畢竟它和經(jīng)典物理學(xué)不太一樣,玻爾曾經(jīng)說過:如果誰(shuí)不為量子力學(xué)感到困惑,他就還沒理解它。量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)最大的區(qū)別就是不確定性,在經(jīng)典物理學(xué)中,想要知道一個(gè)物體會(huì)如何運(yùn)動(dòng),就要看它受到什么力,根據(jù)牛頓第二定律F=ma,就能夠知道這個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和變化,簡(jiǎn)單來說在經(jīng)典力學(xué)中,只要我們掌握物體的受力情況,就能夠根據(jù)它的初始狀態(tài)知道它任意時(shí)刻的狀態(tài),比如說蘋果從樹上落下來,一定會(huì)掉到地面上,而量子力學(xué)中,事物的最終結(jié)果和觀察者有一定的關(guān)系。
在量子力學(xué)當(dāng)中,有很多著名的實(shí)驗(yàn),比如說雙縫干涉實(shí)驗(yàn),這個(gè)實(shí)驗(yàn)的主要目的是為了證明光到底是粒子還是波,這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程其實(shí)很簡(jiǎn)單,就是利用光源朝擋板進(jìn)行發(fā)射,然后看光子穿過擋板之后墻上面的形狀,如果墻上面出現(xiàn)了兩道杠,那么就說明光是粒子,因?yàn)楣庠诮?jīng)過擋板的同時(shí),有一部分光子會(huì)被擋住,這時(shí)候光子就沒有辦法全部打在后面的墻上,這時(shí)候墻上就會(huì)留下兩道杠,如果光是一種波,那么它會(huì)在墻上留下斑馬線,第一次實(shí)驗(yàn)之后,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)墻上留下了兩道杠,這時(shí)候科學(xué)家認(rèn)為光是一種粒子,后來第二次實(shí)驗(yàn)時(shí),科學(xué)家在旁邊安裝了一個(gè)探測(cè)器。
這個(gè)探測(cè)器的作用主要是為了看清楚光子是從哪一個(gè)縫隙中穿過去的,就在這時(shí)候,意想不到的事情發(fā)生了,干涉條紋沒有了,這時(shí)候光就變成了一種波,科學(xué)家認(rèn)為,當(dāng)實(shí)驗(yàn)沒有觀測(cè)者的時(shí)候,粒子處于疊加狀態(tài),這個(gè)疊加狀態(tài)通過雙縫的時(shí)候,有一半通過A縫隙,另一半通過B縫隙,在沒有觀測(cè)者時(shí),就意味著沒有人知道光從哪個(gè)縫隙穿過,這時(shí)候粒子就處于疊加態(tài),由于觀測(cè)者的原因,所以光子的路徑被鎖定了,最終干涉條紋消失了,最后科學(xué)家得出,光既是粒子也是波,因?yàn)樗哂胁6笮浴?/p>
相信很多人都無(wú)法想象,觀測(cè)者能夠改變事物的最終結(jié)果,在經(jīng)典物理學(xué)中,這是不可能存在的,但是在量子力學(xué)中,它就是這么神奇,為什么量子力學(xué)有這么多不確定性?到現(xiàn)在為止,科學(xué)家也無(wú)法真正的解釋量子力學(xué)的奧秘,就連著名的物理學(xué)家愛因斯坦都認(rèn)為上帝不會(huì)擲骰子,但事實(shí)上,上帝有時(shí)候也會(huì)擲骰子,愛因斯坦的這句話是在一次科學(xué)峰會(huì)上,針對(duì)哥本哈根詮釋來說的,在上個(gè)世紀(jì)30年代,很多研究量子力學(xué)的科學(xué)家,發(fā)現(xiàn)量子世界中有很多奇怪的特性,和經(jīng)典物理學(xué)完全相悖,比如說:無(wú)法精準(zhǔn)的測(cè)量微觀粒子的動(dòng)量和位置,這也被稱為是所謂的不確定性原理。
在一個(gè)系統(tǒng)的量子態(tài)可以用波函數(shù)來描述,但是這只是概率描述,觀測(cè)會(huì)導(dǎo)致波函數(shù)的坍塌,粒子具有波粒二象性,但是不能同時(shí)展現(xiàn)出兩種行為,為了解開量子力學(xué)的奧秘,眾多科學(xué)家聚集在丹麥?zhǔn)锥几绫竟髮W(xué)進(jìn)行研究和討論,當(dāng)時(shí)科學(xué)家們一共分為兩派,一派是哥本哈根學(xué)派,另一派是經(jīng)典物理學(xué)派,主要以愛因斯坦和薛定諤為首,當(dāng)時(shí)愛因斯坦認(rèn)為之所以現(xiàn)在無(wú)法精準(zhǔn)測(cè)量和預(yù)測(cè)微觀粒子的一些運(yùn)動(dòng)狀態(tài),是因?yàn)槠渲杏幸恍╇[藏的變量還沒有被人類發(fā)現(xiàn),所以經(jīng)典物理學(xué)派認(rèn)為,量子力學(xué)是不完備的,簡(jiǎn)單來說就是,經(jīng)典物理學(xué)派認(rèn)為,微觀世界的一些規(guī)律和經(jīng)典物理學(xué)是一樣的,也需要遵循自然的客觀規(guī)律。
作為愛因斯坦的同盟軍,薛定諤提出了一個(gè)思想實(shí)驗(yàn),這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)就是薛定諤的貓,其大概意思是:將一只貓放在一個(gè)封閉的箱子中,這個(gè) 箱子中裝有少量的鐳和氰化物,鐳存在一定的衰變幾率,這個(gè)幾率是百分之50,如果鐳發(fā)生衰變就會(huì)觸發(fā)機(jī)關(guān)打碎裝有氰化物的瓶子,這時(shí)候毒氣就會(huì)被釋放,貓就會(huì)死亡,如果鐳沒有發(fā)生衰變,那么毒氣就不會(huì)被釋放出來,貓就不會(huì)死亡,按照經(jīng)典物理學(xué)的解釋,貓只能夠有一種可能性,要么死亡,要么活著,但是按照量子力學(xué)的解釋,由于放射性的鐳處于衰變和沒有衰變的兩種疊加態(tài)中,所以貓也處于死亡和活著的疊加態(tài)當(dāng)中,當(dāng)時(shí)愛因斯坦聽了這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)后非常高興。
畢竟在經(jīng)典物理學(xué)中,不可能存在一只既死又活的貓,但是哥本哈根學(xué)派認(rèn)為,如果在微觀世界,沒有打開盒子之前,貓就是處于死亡和活著的疊加態(tài)當(dāng)中,在打開盒子的一瞬間,所謂的波函數(shù)坍塌,量子回歸到本征態(tài),貓的生死就確定了,按照哥本哈根學(xué)派的觀點(diǎn),我們能夠認(rèn)為,當(dāng)沒有打開箱子的時(shí)候,其實(shí)箱子里面有兩只貓,一種是死亡以后得貓,另一種是活著的貓,因?yàn)檫@時(shí)候兩只貓?zhí)幱诏B加狀態(tài),但是打開箱子后,其中一種疊加態(tài)就消失了,也就是說其中一只貓就消失了,剩下的另一只貓就是我們看到的結(jié)果。后來薛定諤的貓還被用于證明平行宇宙論當(dāng)中。
這場(chǎng)爭(zhēng)論經(jīng)過了很長(zhǎng)時(shí)間,直到愛因斯坦在1955年去世,都沒有分出對(duì)錯(cuò),不過在1964年,英國(guó)物理學(xué)家約翰.斯圖爾特.貝爾發(fā)表了貝爾不等式,這才使得愛因斯坦和玻爾的爭(zhēng)論告一段落,貝爾證明了定域性和隱變量不相容,如果一個(gè)隱變量定理是正確的,那么一定會(huì)出現(xiàn)一個(gè)滿足物理現(xiàn)象,一個(gè)會(huì)限制物質(zhì)現(xiàn)象,如果該不等式給出了這個(gè)限制不滿足,那么就不存在正確的隱變量,貝爾不等式還說明了一個(gè)問題,局域性和實(shí)在性至少有一個(gè)問題,或者兩個(gè)都有問題,不可能同時(shí)存在,這在后來證明了量子力學(xué)中的不可觀測(cè)性,貝爾不等式的出現(xiàn)證明了愛因斯坦錯(cuò)了。
在貝爾不等式中,存在三個(gè)概率值,它們分別是Pxz、Pzy、|Pxz-Pzy|表示求兩個(gè)概率的差值的絕對(duì)值,絕對(duì)值其實(shí)就是把負(fù)的變成正的,正的依然保持正的,這樣才能夠保證最終的結(jié)果是正的。這個(gè)不等式的含義也非常簡(jiǎn)單,就是兩個(gè)概率差值中的絕對(duì)值必須小于或者等于1+第三個(gè)概率值,貝爾不等式能夠作為人類區(qū)分宏觀世界和微觀世界的一個(gè)分界線,雖然貝爾不等式證明了玻爾的理論是對(duì)的,但是在量子力學(xué)當(dāng)中,仍然存在很多無(wú)法解釋的問題,既然微觀世界和宏觀世界是同一個(gè)世界,那么為什么兩者之間的差距這么大?從根本來說,宏觀世界就是由微觀世界組成的。
但是目前人類的科學(xué)無(wú)法將微觀世界和宏觀世界結(jié)合在一起,現(xiàn)在愛因斯坦的相對(duì)論和量子力學(xué)已經(jīng)成為了人類科學(xué)界的兩大支柱,但是這兩個(gè)理論卻無(wú)法融合在一起,在相對(duì)論中,引力能夠被完美的解釋,但是在量子力學(xué)中,無(wú)法解釋引力的存在,而量子力學(xué)能夠解釋強(qiáng)相互作用力、弱相互作用力和電磁力,但是相對(duì)論卻無(wú)法解釋著三種基本作用力,這說明量子力學(xué)和相對(duì)論中間一定還存在某種漏洞,只是我們沒有找到而已,為了能夠?qū)⒘孔恿W(xué)和相對(duì)論融合在一起,科學(xué)家提出了弦理論,弦理論認(rèn)為,世界萬(wàn)物都是由振動(dòng)的弦組成的。
不同的弦振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生不同的粒子,而且弦不僅僅能夠在三維空間中存在,它還能夠在高緯度的空間中振動(dòng),如果弦理論是正確的,那么在我們的宇宙中就存在多維空間,而我們的三維空間只是其中一種,科學(xué)家將維度空間提升到11維度之后,才完美的將量子力學(xué)和相對(duì)論融合,難道說我們的宇宙真的是由11個(gè)維度組成的?曾經(jīng)愛因斯坦提出了四維空間,他認(rèn)為在三維空間的基礎(chǔ)上加上一個(gè)時(shí)間維度就變成了四維空間,在四維空間中,時(shí)間是可以量化的,我們能夠隨意的控制時(shí)間,但是在三維空間中,時(shí)間是沒有辦法量化的,我們只能夠依靠自身的感覺來判斷它。
雖然現(xiàn)在科學(xué)家還沒有發(fā)現(xiàn)其它的維度空間,但是未來隨著人類科技的進(jìn)步,說不定人類真的能夠找到更高維度的空間,時(shí)至今日,還有很多人不愿意相信量子力學(xué),因?yàn)榱孔恿W(xué)實(shí)在是太詭異了,量子力學(xué)甚至讓我們懷疑世界的真實(shí)性,我們的世界可能是高級(jí)文明制造出來的,科學(xué)家認(rèn)為,當(dāng)一個(gè)文明的等級(jí)達(dá)到四級(jí)文明以后,它們完全有能力制造出一個(gè)虛擬宇宙來,只要將大量的公式輸入超級(jí)計(jì)算機(jī)當(dāng)中,就能夠創(chuàng)造出一個(gè)虛擬宇宙來,雖然有很多人不愿意相信,但真相或許就是這樣,目前很多科學(xué)家也在尋找宇宙中的BUG,如果說我們的宇宙真的是虛擬的,那么人類能否突破虛擬世界的限制?
小編認(rèn)為,量子力學(xué)能夠發(fā)展到今天,說明量子力學(xué)是非常重要的,盡管有很多人不愿意相信它,但事實(shí)擺在我們面前,我們只能夠接受,人類作為地球上最有智慧的生命,在短短幾千年的時(shí)間內(nèi),能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發(fā)展的速度很快,小編認(rèn)為,只要人類能夠堅(jiān)持不懈的努力下去,或許我們真的能夠解開宇宙的奧秘,希望這一天能夠早日到來,對(duì)此,大家有什么想說的嗎?
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