量子力学的核心思想,其本质关系着能否通向最终的宇宙至理

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能打开这篇文章 , 说明你肯定对量子力学有所了解 , 或者说比较感兴趣 。
量子力学非常诡异 , 甚至很多现象都违反我们的直觉和生活经验 , 以至于很多人无论如何不相信量子力学 。
但不可否认的是 , 量子力学带来的科技早已深入我们的日常生活中 。 比如说激光扫描仪 , 手机中的芯片 , LED屏幕等等都与量子力学有关 。 同时 , 量子力学还诠释了恒星为什么会发光 , 你我的眼睛到底能看到什么东西 。
如果没有量子力学 , 你的手机很可能彻底沦为一块废铁 。 随着量子力学的发展 , 肯定会带给人类更多的惊喜 , 而量子力学也成为了现代物理学大厦的两大基石之一(另一个是相对论) 。
不过 , 尽管量子力学发展了百年 , 但存在着很多未解之谜 , 我们仍没有真正理解量子世界到底是如何运作的 。
这也是为什么 , 关于量子力学的争论总是不绝于耳 。
【量子力学的核心思想,其本质关系着能否通向最终的宇宙至理】不过难以置信的是 , 用数学的方式却可以精确地预测量子世界发生的故事 , 但是一旦我们试图用物理理论去诠释 , 就出现了分歧 。
哪怕是十分简单的东西 , 用物理很难解释 。
比如说 , 当科学家试图描述电子的位置或者速度时 , 就遇到了难题 , 无法同时描述电子的位置和速度(动量) , 而这在现实世界是很容易做到的 。 比如一辆运动的小汽车 , 我们很容易就能描述出汽车的位置和速度 。
我们生活在三维空间 , 要描述一个物体的位置 , 只需要三个数字就可以了 , 简单说就是“长宽高”(更严谨点就是纬度 , 经度 , 高度) 。 但在量子世界 , 一切都大不一样 , 用三个数字是不够的 , 理论上甚至需要无穷多个数字 。
而所有数字的集合就是我们通常所说的“波函数” , 描述波函数的方程就是薛定谔方程 , 由薛定谔提出 。
薛定谔方程在量子力学里非常重要 , 就如同牛顿定律在宏观世界的地位一样 。
上面的方程就是薛定谔方程 。
薛定谔方程看起来太优美 , 太简洁了 。 但最让我们不解的是 , 为什么需要无穷多个数字才能描述电子的位置?还有 , 当我们试图观测电子究竟在哪个位置时 , 发现电子就在某个地方 。
更让科学家不解的是 , 当我们观测电子时 , 波函数就不再遵循薛定谔方程 , 波函数“坍缩”了 。
说白了 , 当人们试图进行观测时 , 波函数就不再遵循薛定谔方程 , 只有在不观测时 , 波函数才会遵循薛定谔方程 。
有科学家倾向于相信量子世界也遵循宏观世界的法则 , 认为当我们观测时 , 光子会与微观粒子发生作用 , 进而导致“波函数”坍缩 。 但持有这种观点的科学家寥寥无几 。
科学家们发现 , 越来越多的实验表明 , 量子世界的现象也适用于质量更大的物体 , 并不仅仅是微观粒子 , 这些大物体甚至包括宇宙本身 。
问题就来了 , 如果量子力学适用于所有环境 , 所有物体 , 那么我们的观测究竟有什么意义?
有科学家给出这样的答案:其实并不存在所谓的测量问题 , 因为不测量就没有意义 , 只有测量了才有意义 。
这种观点其实就是以波尔为首的“哥本哈根诠释”(不确定性原理) , 这种诠释也越来越多地被物理学界承认 , 尽管它看起来实在太诡异了 。
但无论如何 , 哥本哈根诠释给人的感觉就是模棱两可 , 非常模糊 。 不可观测的事物没有意义 , 看起来就像一种“诡辩” 。
就像爱因斯坦质疑波尔那样:不看月亮时 , 月亮就不存在吗?波尔给出的答案是:不看月亮时 , 你怎么知道月亮一定存在呢?
虽然哥本哈根诠释在大部分时间里 , 都占据了绝对优势 , 但总会有物理学家提出质疑 , 提出自己新的观点 。
比如说 , 多世界诠释 。 该诠释认为 , 没有所谓的“波函数”坍缩 , 因为宇宙每时每刻都在分裂成不同的宇宙 , 任何一件事的任何可能的结果都会发生 , 发生在多重宇宙 , 因为多重宇宙是无限多的 , 任何一种概率都会出现 。
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