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这是科幻电影和电视中的热门主题 , 它通常被描绘成某种迷幻的世界 。 但这就是它真正的运行方式吗?在量子级别上究竟发生了什么?我们是天文在线 , 今天我们要回答一个非同寻常的问题:如果你进入量子领域将会怎样?
你是真相的狂迷吗?你总是拥有好奇心吗?
想要理解量子力学的普遍奇异性 , 我们首先需要考虑光 。 科学家们被光困扰了很长时间 , 并且无法确定它是由波还是粒子组成的 。 艾萨克·牛顿(Isaac Newton)是最早声称光是由粒子构成的人之一 , 但是无数其他科学家试图证明光也具有类似波的性质……直到阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)在20世纪初最终将这一争论平息下来 , 证明光既是波(向各个方向传播)也是粒子(向一个方向移动) 。
这种光是在被称为量子 , 或现代被称为光子的微小能量袋中测量的 。 但从那开始它就变得陌生了起来 。 尽管爱因斯坦本人对这一理论仍持怀疑态度 , 但是量子力学——分析亚原子粒子——是从这些新的流派中诞生的 。 爱因斯坦对量子理论的想法是 , 他相信世界应该是客观的 , 在某种程度上 , 是可预测和可观察的 。 但是 , 当我们放大到量子领域时 , 它充满了看起来在科学中根本没有立足之地的疯狂、奇怪的现象 。 在这里 , 我们所有预想的关于什么是真实的和可能的概念 , 以及已知的规则和经典力学的定律 , 都土崩瓦解了 。
在量子力学中 , 一切都存在于一团概率云中 , 就像在一个持续的“如果…将会怎样?”内运行一样 。 粒子同时向两个方向旋转 。 物质像幽灵一样穿过坚固的屏障 。 两个粒子纠缠在一起 , 它们的命运也随之交织在一起 。 理论上他们可以在宇宙的两端 , 但他们仍然会以某种方式即时交流 。 即使是温度也会以不同的方式表现 , 它在标准热力学认为应该有热的地方留下了冷点 。 有一件事是肯定的 , 要进入这样一个地方 , 你得非常小才行 。 科学家们将最小的不可分割的基本单位称为量子 , 并且量子领域的距离通常小于100纳米——一纳米等于十亿分之一米 。
除此之外 , 这应该是几乎不可能预测量子领域是什么样子的 。 在这个方面 , 所有物体失去其形态上的意义 。 你将存在模糊的原子和粒子物质当中 , 它们在无边无际的空洞中漂泊着 , 所以 , 在一定程度上 , 这感觉好像你被抛弃在一个格外超自然延伸的外太空 。 重要的是 , 那些穿过你路径的粒子将看起来好像在你的生活中闪来闪去 。 它们将顽固地像在你眼角的影子无论你何时移开视线 。 在这个方面 , 量子力学好像摄入哲学的争论当中 , 看似重新定义了人与事物间的关系 。
薛定谔的猫是一个著名的由欧文薛定谔设计的关于量子力学的思考实验 。 这个实验假定有一只猫在一个封闭的盒子 , 盒子里有小瓶毒药 , 毒药假设在任意时间释放 , 释放后将会把猫给杀死 。 从我们站在盒子外面的位置来看 , 我们不可能知道猫的命运 。 但是量子力学阐述量子粒子是否真实存在和猫的死活一样 , 只有我们真正看到盒子里面真相才能被确定 。 另一个研究在光本身证明了一些相似性 , 就是双缝干涉实验 。 用一个有两个垂直的孔隙的屏幕 , 把光线照在一块布后面 , 科学家们发现一个所期望的有明暗交替的波状条纹 。
但是当他们单独分开那些粒子时 , 让单个光子通过裂缝在任意时间这不可能产生像前面所阐述的波 。 然而 , 就在实验者设置一个探测器实际地探测这样会发生什么时 , 屏幕又再次改变 , 光又开始表现得像一个粒子 。 很多科学家认为 , 宇宙可能表现为一种形式 , 但是正当我们观测它时 , 它在以某种方式变化 , 所以我们看见什么可能严格地被考虑为所谓的错觉 , 这些可能会一直发生在我们的可观宇宙中在量子层面上 。 如果量子领域在以某种方式渗入我们日常生活 , 这显然不会遵循传统意义上的自然法则或者甚至是基本逻辑 。 你的表现和视角将会经常影响着你所能理解的所有行为 。 这就好比你同时拥有一块披萨饼和一些你所能想到的所有顶级配料 , 但是正当你决定你想要意大利香肠时 , 它就变成香肠 。
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