物理学似乎停滞了百余年?三座大山难以逾越!或永远都无法进步?( 二 )


在经典力学看来 , 猫咪的状态无非就是两种 , 死亡与不死亡 , 但是量子力学当中存在着不确定的波动 。
【物理学似乎停滞了百余年?三座大山难以逾越!或永远都无法进步?】必须在观测者打开盒子之后 , 粒子的形态才可以得到确认 , 如果盒子处于封闭 , 当中的猫就处于生死叠加的状态 。

这个实验超出了人类的认知 , 猫的生死叠加状态违背了客观规律 , 但是实验将微观世界当中的不确定原理变成了宏观世界的不确定原理 。
随着技术的发展 , 人们已经在微小的粒子当中 , 实现了这种叠加状态 , 证明量子力学的正确性 。
但是 , 当中的其他理论知识仍旧困惑着不少科学家们 , 比如量子纠缠 。
量子纠缠是多个粒子组成的系统单位 , 但是这个系统无法被分离成单个粒子存在 , 量子之间维持的奇妙状态被称作是量子纠缠 。

当人们对其中一个粒子测量时 , 可能会导致整个系统坍塌 , 也就是说 , 当科学家观察一个就近原子的时候 , 也会影响到与它相连的另一个遥远粒子 。
坍塌之后的粒子 , 仍旧是一个整体 , 只不过在测量它们的时候 , 会脱离量子纠缠的状态 。
这让研究粒子的科学家们很是苦恼 , 既无法利用科学的手段对它进行研究 , 又有着无法解释纠缠状态 , 属于是物理学界的又一座大山 。
相信 , 随着对粒子研究的深入 , 人类终会揭开量子纠缠的秘密 。
此外 , 量子退相干的研究 , 也是物理学界一个大头的难题 。

一直以来物理学家想制造一台量子计算机 , 但是苦于无法长时间维持量子叠加状态(薛定谔猫) , 量子计算机一直只存在于理论当中 。
此前 , 针对于量子力学无法解释宏观现象 , 爱因斯坦给出了自己的见解 , 爱因斯坦表示“量子力学太小了 , 无法解释宏观的问题” 。
直到“薛定谔的猫”实验之后 , 人们才发现 , 只有在量子叠加状态思考 , 才有可能让宏观世界产生系统性 , 量子退相干就是量子力学解释宏观世界的方式 。

科学界也针对量子退相干展开系统性的研究 , 多年以来未能获得很好的进展 , 成为物理学家理论知识上的“拦路虎” 。
复杂的标准模型标准模型也是一套观察微观世界的粒子理论 , 它主要的研究方向是强力、弱力、电磁力这三种基本的力以及粒子 。

在三种力之间 , 加上一个引力 , 就是人类目前所知宇宙当中的四种基本作用力 , 强相互力是四种力当中最强的存在 。
目前来说 , 人类还没有技术手段能将强相互力连接的粒子分开 , 具体来说 , 强相互力究竟是一种怎样的连接状态也很难说得清楚 。

为了深入研究标准模型 , 日本曾开展了一场声势浩大的实验 , 该实验运用了五万吨的超纯水 。
超纯水制造工艺繁琐 , 保存条件苛刻 , 成本巨大 。
耗费如此精力 , 就为了研究关于宇宙粒子的基本组成 , 不难看出标准模型研究的重要性 。
如果能够突破标准模型的理论研究 , 就能探究宇宙起源的奥秘 。

经过了几十年的观察 , 终于在5万吨超纯水组成的探测器当中 , 发现了宇宙最神秘物质——暗物质的微弱反应 。
暗物质本身极为稳定 , 基本不与其他物质发生联系 , 再加上它本身看不见摸不着 , 即便是在穿过人体的时候 , 人们也无法察觉 。
根据理论研究 , 暗物质当中可能含有人类未知的粒子 , 由强相互力组成 , 在宇宙当中占据85%以上 , 探究暗物质本身 , 有可能揭开宇宙本身的奥秘 。

更加深入的研究还需要精进的设备 , 如今标准模型研究的重点 , 也转移到暗物质当中 , 成为科学界的又一道难题 。

推荐阅读