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说说你眼中的量子力学?你认为世界是确定的吗 量子力学与未解之谜

时间:2022-11-15 10:01:32 作者:奇闻818 来源:奇闻吧 手机阅读

说说你眼中的量子力学?你认为世界是确定的吗?

世界是确定的,这是毫无疑问的,每天我们一睁开眼,看到的是确定的一切,这种确定性是真实存在的!

那么量子力学呢?量子力学中一个核心思想就是不确定性,也可以说量子力学中的一切都与不确定性有直接关系!

量子力学与未解之谜 说说你眼中的量子力学?你认为世界是确定的吗

不确定性是微观世界真实存在的,并不是因为人类观测水平太低造成的,而是客观存在的事实。简单说不确定性指的微观粒子的位置和动量不能同时确定,微观粒子的位置越准确,动量就越模糊,反之同样成立!

不确定性其实也意味着微观粒子同时具有波和粒子的特性,也就是波动和粒子的特性!波长越大,波动性就越明显,越短粒子特性就越明显!

而由于微观与宏观并没有明显的分界线,意味着微观也是某种意义上的宏观,宏观也是某种程度上的微观,微观与宏观应该有同一的特性!

事实上正是如此。我们所看到的宏观世界的一切事物也都具有波动和粒子特性,只不过波动性表现的太不明显了,可以忽略不计,粒子特性占据统治地位,所以我们会感觉到宏观世界的确定性!

比如说,你坐在电脑前玩电脑,在我对你进行观察时,你并不一定位于电脑前,甚至有可能在月球上(不确定性),但这种可能性实在太微乎其微了,几率低到在现实中就等于不可能发生,所以无论我什么时候看你,你都位于电脑前!

量子物理学三大诡异现象?

迭加态与坍缩

量子力学的第一个诡异现象叫做态迭加原理和坍缩。一个物体在某个时刻,一定会处在某个固定的状态。比如某人要么在客厅里,要么在房间里,两者必居其一。但在量子力学里就不一样了。微观粒子可能处在迭加态,这种状态是不确定的。例如电子有可能在A点存在,也可能在B点存在。但你一观察,这个状态就坍缩了,她就从原来的,在客厅又不在客厅的迭加状态,一下子变成在客厅或者不在客厅的唯一的状态了。所以量子力学怪就怪在这儿:你不观察它,它就处于迭加态。你一观察,它这种迭加状态就崩溃了。

二、单体的叠加态:薛定谔的猫

刚才说的是量子力学第一个诡异点,现在我们来看看这个诡异之点往下推论,能够推出什么结果。最后结果会使大家认识到,意识是量子力学的基础,物质世界和意识不可分开。 这个实验是薛定谔提出的,被称为“薛定谔的猫”。他认为一个东西既存在这个状态,又存在那个状态,像即在客厅,又不在客厅一样,那是荒谬的。他就想了个办法来批驳量子力学,结果没有批驳好,最后反而证明了量子力学最诡异的地方,也就是意识和物质不可分开。

现在我来说薛定谔的实验是什么:把一只猫放进一个封闭的盒子里,然后把这个盒子接到一个装置上,这个装置包含一个原子核和一个毒气设施。原子核有百分之五十的可能性发生衰变,衰变的时候就会发射出一个粒子来,这个粒子一发出来就会触发毒气设施,毒气一触发就会杀死这只猫,这是他想象中的一个实验。根据刚才说的量子力学的态迭加原理,没有观察的时候,原子核是处于已经衰变和没有衰变的迭加状态,就是它既可能衰变了又没有衰变,它是两种状态的迭加,就像电子既在A点又不在A点一样,这个原子核既衰变又没有衰变,50%几率衰变,50%几率不衰变。这个时候猫的状态是可能活着,也可能死了,就是说猫也处于这种既死又活的迭加状态。

猫可能处于这种状态吗?聪明人可能会说:那你打开盒子一看不就行了吗?但是打开盒子一看,就是作了观测,猫就只能是死或者活了。这个问题一提出来,物理学家一个个都惊呆了,原来以为只有微观世界才有这种态迭加,就是状态不确定,既处于这个状态,又不处于这个状态。现在宏观世界也一样了,猫不就是这样吗?有一只既死又活的猫。大家都不承认有这种状态。但是量子力学的诡异之点,量子力学的态迭加原理就是说:你在观察之前,猫就是处于既死又活的状态。这个问题争论了很长时间。怎么办?量子理论很确定,这是毫无疑问的,如果没有揭开盖子没有观察,那薛定谔的猫的状态是死与活的迭加,这只猫永远处于同时是死又是活的迭加态。这与我们的经验严重违背。

三、多体的迭加态:量子纠缠

现在再来讲量子力学第三个诡异之点,这个和前面讲的状态有关,是它们的直接结论,叫做量子纠缠。现代科学发现,对物质的研究,在进入分子、原子、量子等微观级别后,意外非常大。出现了超导体、纳米级、石墨烯等革命性的材料,出现从分子水平治愈癌症的奇迹。而最神奇的是——量子纠缠。 科学实验发现,二个分裂出来的量子,会在不同位置出现完全相关的相同表现。一个出现状态变化,另一个几乎在相同的时间出现相同的状态变化,而且不是巧合。这就是量子纠缠。科学家已经实现了6-8个离子的纠缠态。我国科学家实现了13公里级的量子纠缠态的拆分、发送。

牛顿第三定律说作用力与反作用力是相等的。我们的意识能够受外部世界的影响而改变,意识就不能改变客观世界呢?有人认为意识是能够改变客观世界的,意识改变客观世界就是通过波函数坍缩,就是使不确定状态变成确定的状态,这样来影响的。所以波函数,也就是量子力学的状态,从不确定到确定必须要有意识的参与,这就是争论到最后大家的结论。这也是量子力学的精髓。

世界上存在着三大未解之谜,一是人的身体之谜,二是地球内核之谜,三是浩翰宇宙之谜,这些都因何成谜?

人体、地核、宇宙都存在着未解之谜,而人类正处在了解这些谜团的进程中,一口吃不成个胖子,一次性解决所有的宇宙问题也是不可能的,而对于部分现象已经可以解释。

21世纪对于人类来说人体最大的谜团应该还是意识的组成和形成机制,如果破解意识的谜团,目前只能从大脑的整体活跃程度来判断意识处于何处以及意识的形成机理,脑子中物质微粒多不胜数,很难监测动态变化以探究意识形成的机制;人类的来源这个问题其实已经很清楚了,

人类就是在地球上进化来的,只不过对于进化有很多错误的观点,进化不是“进步”,而是基于基因突变的随机的过程,所以不能看到人类智商的特殊性就认定其它生物也会有相同的进化结局,而且具有和人类高度相似脑结构的哺乳动物还不少,有些智商接近三五岁的儿童,人类的大脑并不是完全独一无二的,当然也不能反其道而行认为人类不属于地球,人体的物质构成、基因作用方式无不告诉人类它就是在地球上产生的,相较于其它的生物都没有特殊性;

宇宙的未解之谜的研究估计要慢得多,现有的理论体系都是在某些场景中适应,并不能用于解释所有的宇宙现象,而以人类的观测技术限制,肯定还有非常多的宇宙现象脱离于人类的观测范围,据推测整个宇宙的直径可能超越20万亿光年,然而人类可观测的范围只不过930亿光年,前后大约137亿年的历史,然而这点范围中已经有很多尚无法解释的事情,黑洞视界之内到底是什么景象也还很难解释,只知道某些类型的黑洞会在两极形成巨大的能量喷流;

对于地球的组成其实现代已经很清楚了,可以通过地震波、中微子的穿透性了解地球内部的构造,地球内部的地震波在地幔附近会迅速衰减,大概是因为内部物质更具流动性,而地幔地壳因为距离地表更近更坚韧坚硬,导致地震波衰减迅速增加,利用地震波还可以观测地球内部存在的某些结构,比如地幔深处的巨大物质团等,只不过人类无法进入地心实地查探,而且地球这么大,地球内部除了固有的结构之外肯定还有些局部范围物质涌动造成的特殊现象,这在地面之上很难观测。

题主描述的问题很粗糙,未解之谜非常多,对于人类的观测来说是侧重于不同的方面。就人体而言,人体的精细结构尚有未发现之处,去年科学家发现组织间隙中有很多微管构造,可能和调节组织功能有关,前几天科学家又宣布在人类的喉部发现了一个新的器官,具体功能尚待研究,这些是从人类实体结构上观测的结果;而人类的意识也是一个巨大的谜团,目前只能定位于人类神经元突触,但是意识诞生的具体机制仍不清楚,可能是量子层面,也可能只是神经元层面,意识是否具备实体结构也不清楚。所以只是人体都还有很多未解之谜,人体是否还有未发现的结构,意识的形成机制等等等。

每一个领域随着人类的探索问题都是越来越多,很多人会好奇为什么会这样,科技越来越发展,对所有问题不是应该是越来越清楚吗?不可否认在一些小领域中确实是这样,而在面对宇宙这样宏观的天体层次而言,科技发展的结果是观测能力的提升,能观测到越来越多此前从未见到过的景象,相应的疑问自然越来越多。

无论哪一领域的进步,都要依赖于人类的观测技术,然而如今的观测技术尚望不到宇宙尽头,也看不见原子的尽头,夸克之后是否还有更微观的物质构成尚待研究。总之就是世间未解之谜太多了,无法一概而论,大一统理论目前是不现实的。幸运的是人类正走在正确的道路上,以科学这个自洽的逻辑体系去研究一切人类可观测的事物,总会慢慢触及越来越多的真相。

当人类解开了量子纠缠之谜,不确定之谜,诡异超距作用之谜,是否人类文明进到更高等级?

社会是不断向前发展的。科学的发展、技术的进步,在推动着社会发展。现在量子纠缠想象,只揭开了面纱一角,就感觉到了它的神奇与难解,当揭示它的本质时,必将使社会有跃进性的发展。

“量子力学”中诡异的现象,若被证实,人生真会毫无意义吗?

如果量子力学正确,人生的意义是否要颠覆认知。量子力学目前从实验角度看没有问题,只是在理论解释层面遇到困难。我们还不知道量子效应背后是否存在更为基本的宇宙规律。从最基本宇宙规律角度看,如果我们能证明比如多世界假说是正确的,那就可能会颠覆人类对世界的认知。

I. 量子效应

从实验结果看,量子效应的确让人感到不可思议,即便是爱因斯坦对量子纠缠这样的超距作用感到难以理解。两个不同的粒子一旦处于量子纠缠态,即便身处异地,被观测后也会进入同样的塌缩态。

打个比方,我们把两个骰子装进两个保险柜,让他们两个进入量子纠缠态,分别运送到北京上海,随机摇晃后同时打开,我们会发现,一个骰子是几,另外一个筛子也一定是几。

这就好像这两个骰子有心灵感应一样,可以遥知对方是哪个面朝上。这个过程是瞬间发生的,换句话说,如果我们能同时打开保险柜,那就会同时发现两个骰子具有同样的点数。

另外一个神奇的量子现象叫做延迟选择。我们都知道粒子,比如光子具有波动性和粒子性。在双缝干涉实验中,光子会通过两个很近的缝隙后在后面的投影屏幕上形成干涉条纹,即此时光子呈现为波。但是,当我们把一个摄像机放在双缝后面,对准其中的一个缝,记录光子是否通过这个缝隙。这个时候,光的干涉条纹消失了,屏幕上变成了两道光条,即,这个时候,光子是一个个通过两条缝隙,不再是光波的形式。

这还不算神奇。也就是说,我们观测光子,则光子就变成了粒子,否则就是光波。那么,科学家想办法控制摄像机的开闭,让摄像机在光通过双缝后再打开。按照逻辑,光在进入双缝时没有摄像机,应该是以波的形式通过,那么通过后,即便是打开摄像机,也应该还是保持波的形式。

但是实验结果不是这样的,神奇的事情发生了,只要打开摄像机,屏幕上的干涉条纹立刻就消失了,不论光子是否通过了双缝,也就是说,即便通过了双缝,但是摄像机依然改变了光的行为,就好像改变了过去的行为一样。

延迟选择实验更让人无法解释,现在科学家也很难给出一个明确的解释,为什么光子会改变“过去”的行为。

II.量子效应背后的假说

虽然,科学家可以用量子力学来描述各种量子效应。但是量子现象背后的成因却始终是一个谜。

科学家对现代物理的研究往往执著于现象背后的原理,比如为什么加速电子会越来越困难,那是因为相对论。

而量子纠缠,褪相干,延迟选择背后的机制是什么呢?

爱因斯坦曾经推测,除了我们所能观测到的各种物理性质外,比如质量,速度,加速度等,还有一种隐变量存在,控制着物理世界的运行。而正是隐变量的存在使得里量子纠缠得以出现。

但是随着贝尔不等式被越来越多的试验验证不成立,隐变量假说也成立的希望也越来越渺茫。

与爱因斯坦的观点不同,另外一派以波尔、波恩等学者为代表的物理学家则认为量子现象就是量子现象,没有什么更深层的本质规律了,其本身就本质规律。

多世界假说

换句话说,世界最基本的形态元素就是量子,上帝就是在掷骰子。

虽然一些科学家认同这种观点,但还有一批科学家认为背后还有其物理、数学规律。

上世纪后期有学者提出了多世界假设来解释量子现象。认为量子纠缠是多个世界分支的一个选择点,一旦观测后就进入一个世界。

无论哪种假说,目前都没有成功说服所有的物理学家和数学家。量子目前还是一个最大的谜团。

III.量子与人生

量子效应目前还仅存于微观世界,对日常生活还影响不大,但量子计算如果真的可以实现,那恐怕真的要改变世界,至少,我们的密码系统可能不再安全了。

人脑是否是一个量子计算机,意识是否就是量子纠缠态,这些也有科学家在探讨,但距离揭开真相的目标还非常地遥远。

如果在宏观尺度能够置备量子态,那么利用量子隐性传输,我们可能可以无接触传送大量信息。。

如果量子多世界假设存在,可能我们可以通过在不同世界中穿梭来实现时空穿越。

总之,量子理论的新发现很可能会是再次颠覆人类认知的成果。

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