科技使人從愚昧中解脫出來,使人能夠認識世界和宇宙萬物,使人作為智慧生命的價值得以實現。早在人類進入科學時代之前,我們對世界的認識基本上是空白,風雨雷鳴等自然現象,在古人眼中,都是神所掌握的。
正因為古人對自然現象一無所知,所以他們對自然感到恐懼。一直到人類走上科學之路,有了科學的指引,我們才逐漸揭示一些自然的真相,知道自然的背後并不存在所謂的神靈,一切都是科學規律的産物。
科學館裡有很多分支,在衆多的分支中,物理學是最偉大的一門學科。世間萬物、宇宙之謎想要弄清楚,都需要運用物理定律,而正是人類物理學的大跨越,才使人類文明得以實現質的飛躍。物理學是人類用微小的生物探索宇宙的重要手段。
正因為物理學對人類探索宇宙的重要性,才有舉世聞名的偉大科學家,他們基本上是物理學家。比如牛頓、愛因斯坦、霍金等等,正是這些偉大物理學家的出現,使人類的科學探索走上了正軌。在物理學的大門,伽利略為牛頓奠定了力學的基礎,讓我們可以初步認識宇宙物體,愛因斯坦為我們打開了時空之門,讓我們進一步了解宇宙的奧秘。
除上述這些物理學理論研究宏觀事物的本質外,人類還初步進入了微觀世界,而研究微觀奧秘的科學被稱為量子力學,是21世紀物理學家關注探索的科學方向。
物理學家在宏觀和微觀兩方面的探索研究中,也發現了一些颠覆我們認知的物理學理論,而且這些理論部分得到了證實。即便如此,還是有很多人難以接受,為什麼明明已被證實的物理學理論,卻有人不願意接受?為了弄清楚這個問題,我們首先看一看颠覆認知的三種物理學理論。
第一,光速不變論
速率是人類探索世界奧秘、探索宇宙的重要砝碼,沒有速率的優勢,我們不可能走遍地球,更不可能走出地球去初步探索宇宙。科學家們一直在研究速度的突破,但是愛因斯坦狹義相對論提出了“光速不變原理”。
按照這個理論,光的速度是不變的,并且不會改變。與光速相加的任何速度,隻能得到光速。更為奇怪的是,光速竟然是宇宙中物質運動的最快速度。質量大的物體不可能達到光速。
光速不變原理,你說對嗎?從側面,科學家們通過大量的驗證來證實它的正确性,并且确實發現有質量的物體永遠無法達到速度。這種真實結果令人難以接受,這是為什麼呢?
對我們來說,速度是無限的,隻要能給予飛船無限的能量,那麼速度就能無限地加快下去。然而,實驗的結果卻告訴我們,速度不能無限提高,它還有一個極限,那就是光速。
光的速度對我們來說是超快的,但對浩瀚的宇宙來說,光的速度就隻是龜速而已。這個星系直徑有100,000光年,還需要100,000年才能達到光速。對于浩瀚的宇宙來說,銀河系也不過是一粒塵埃,目前人類可觀測的距離大約為930億光年,如果以光速飛行,需要930億年才能到達地球。
九百三十億年,這是一個多麼令人絕望的數字啊,因此,難以接受光速是宇宙的極限速度,它束縛了人類探索宇宙的步伐,如果光速不能突破,就意味着人類将永遠被困在有限的空間裡。而且有限的空間意味着有限的資源,沒有資源,人類的文明也将走向盡頭。
詭異的量子疊加,衆所周知,宏觀背後是一個微觀世界,而微觀世界的科學被稱為量子力學,在量子力學中,有很多與宏觀理論背道而馳的現象,例如詭異的量子疊加。
我們所說的量子疊加,是指一個量子系統能夠處于不同量子态的疊加狀态。“薛定谔的貓”這一著名的理論曾被形象地表述為“貓既能生也能死”。
貓怎麼能既生又死呢?宏觀世界裡根本就不可能有這種現象,但在量子力學裡,這種奇怪的現象卻是真實存在的。宏觀世界中,事物的狀态,在同一時空點上,隻能以一種狀态存在,比如,你站在左邊,那麼右邊就沒有你;當你活着的時候,死亡就不會出現;當你向左轉的時候,不會同時向右轉。
在宏觀世界裡,兩種完全不同的狀态不可能同時存在,但在量子世界裡,這種不可能卻成為可能。你左右兩邊的狀态可以同時存在于量子世界中,你的生存狀态和死亡狀态也可以同時存在。雖然研究結果令人難以接受,但這種現象卻得到了科學的證實,這看起來很奇怪。
3.量子隧道作用。
量子隧穿現象同樣也是量子界的一種魔術,相信很多朋友都會有這樣的夢想:能不能自由穿越牆壁,穿牆而過的超能力在某些電影裡也有表現,那麼在現實世界裡,誰能做到呢?回答是不會。
無論你試了多少次,前面有一堵牆,你都無法穿過它。穿牆而過的場景在宏觀世界是不可能發生的,那麼在微觀量子世界呢?微觀世界再次上演了宏觀世界不可能發生的事。
經過研究,科學家發現,在量子世界裡,粒子可以穿過牆壁而過,沒有什麼東西能阻止它們自由地穿梭。微觀的物質也是由微觀的粒子構成的,既然粒子能穿過牆,那麼從理論上說宏觀的物體也應該能穿過牆。
是的,從概率學的角度來看,宏觀的物體也有一定的機率可以穿過牆壁,比如人體也有一定的機率可以穿過牆壁。但現實世界中卻幾乎不可能出現這種情況,為什麼呢?這是因為它的概率低到令人絕望,是一個無限接近于零的數值。
量子隧穿效應很難被人接受,因為它打破了經典力學的概念。可能是由于不确定性原理,科學家們認為。科學家們還認為,通過量子隧道效應,宇宙的本質很可能是“不确定的”,而非我們所看到的有序宇宙。
上述三種物理學理論現在已經被科學家證實了,但人們很難接受。他們中的每個人都體現着非凡與神秘,同時也讓我們看到人類科技的不足,即存在的合理性,即符合科學規律。為什麼我們不能理解他們,主要是因為人類的科技實力還比較落後,在宇宙面前,人類現有的科學理論都是無足輕重的。
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