量子世界到底有多詭異?我們已知的大自然法則在量子世界裡幾乎全部失效!是不是感覺到不可思議?
我們生活在宏觀世界,但我們自身又是由微觀粒子組成的,宏觀世界和量子世界不應該顯得如此格格不入,難道大自然有兩套法則?
量子世界的核心就是“不确定性”,那裡的一切都是不确定的,如何理解“不确定性”?
舉個例子,在現實世界,我們能很輕松地确定一個物體的具體位置,速度,并且可以根據現有條件,推測未來可能以何種狀态存在。
比如說一輛小汽車,無論速度有多快,我們都可以在某個瞬間描述汽車的位置速度,并且根據現有的位置速度,可以推測出未來某個時間點汽車出現的位置。
但在量子世界,這一切都行不通,你永遠無法同時描述出微觀粒子的位置和速度(動量),粒子的位置越确定,速度就越不确定,兩者之間存在着這樣的關系(不确定性關系):
更不可思議的是,一個粒子甚至可以同時出現在兩個不同的地方,你敢相信嗎?就好像宏觀世界裡的你可以同時出現在卧室和客廳一樣!
還有量子糾纏,處于糾纏中的兩個粒子表現為整體性,無論它們相距多遠都能瞬間感應到彼此,任何一方狀态的改變,另外一方馬上會做出相應改變,整個過程是瞬間完成的,速度遠遠超過光速,也被愛因斯坦稱為“鬼魅般的超距作用”!
其次就是量子隧穿效應。每個微觀粒子都有自己的“能量勢壘”(通俗理解就是最大能力值)。舉個例子,用盡你所有能量,你隻能跳過2米高的牆,那麼“2米”就是你的“能量勢壘”,你不可能跳過超過2米高的牆。
但是對于微觀粒子就不一樣了,隻要時間足夠短,粒子有一定幾率打破“能量勢壘”的束縛,直接穿過“能量勢壘”的另一邊。就好像我們想越過一座山,隻能從山腳爬到山頂,然後從山頂下來到達另一邊的山腳。但粒子就不一樣了,它有機會直接從山腳穿越過去,到達另一邊的山腳。
更加詭異的是量子世界的“無中生有”,也就是“量子起伏”(量子泡沫)。強調并不存在所謂的“真空”,在普朗克尺度下(有意義的最小長度單位),“真空”中會随機衍生出一對虛粒子,然後瞬間湮滅。
微觀粒子可以通過“賒借”的方式向真空賒借能量,然後把能量還給真空,隻要整個過程時間足夠短,一直可以上演這種量子起伏。實際上這表現出來的就是能量和時間的不确定性。
所謂的“真空”其實一點也不空,大自然好像非常厭惡真空一樣,總是想盡辦法讓“真空不空”。而量子起伏,就好像是“沸騰的海洋”一樣,讓真空熱鬧非凡。
量子世界如此詭異,難怪物理學家們會表示:如果你認為自己了解量子力學,那恰恰說明你還沒有了解量子力學。
實際上,沒有任何人真正懂得量子力學。
但不可否認的是量子力學早已深入我們生活中的每個角落,比如說電腦和手機芯片,就離不開量子隧穿效應,可以說沒有這個原理,芯片就無法正常工作。具體量子隧穿效應是如何影響芯片工作的,這裡不詳述了,有興趣的可以自己搜索了解下。
總之,量子世界有太多奧秘等着我們一一揭開,大自然也不應該有兩套完全不同的法則,因為微觀和宏觀本來就是相對概念,沒有絕對的微觀和宏觀,宏觀又是由微觀組成的。
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