量子世界到底有多詭異?完全顛覆了人們的宇宙觀

2022年09月25日18:36:25 科學 1968

先來個思想實驗。

工作一天之後,你回到家中,吃完飯想放鬆一下。坐在沙發上剛打開手機想刷視頻,這時候手機在你手中突然無緣無故地消失了,面對此情此景,你有何感想?是不是一臉懵逼?

在驚訝之餘,你開始在房間里尋找手機,竟然在廁所里的洗衣機上面找到了!你心裏肯定有疑惑,甚至有些後怕:手機怎麼可能突然跑到廁所里呢?這不可能發生!

現實世界確實不太可能發生,但在量子世界裏,一直發生着如此詭異的事件!

接下來回到正題。

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如今我們知道光具有波粒二象性,著名的雙縫干涉實驗也表明了這點。而波粒二象性只是量子世界中基本粒子的特性之一,不確定性才是量子世界的核心。

何為不確定性?通俗來講,我們不能同時獲取微觀粒子準確的位置和速度信息。微觀粒子的速度越精確,它的位置就越不精確。反之,如果微觀粒子的位置越精確,那麼它的速度就越不精確。

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現實世界中,我們很容易測量到汽車的速度和位置,但在微觀世界里,你做不到這點。

量子世界的這種不確定性還引發了一個著名的思想實驗:薛定諤的貓。相信你應該對這個思想實驗有所耳聞,這裡就不再詳述了。

按照量子力學詮釋,貓的狀態應該是「既死又活」,而不是「要麼死要麼活」。但顯然這是不可能的,現實世界怎麼可能存在一隻「既死又活」的貓呢?這太荒唐了!

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不過,量子世界裏一切微觀粒子都處於疊加態,用薛定諤的貓來詮釋就是「既死又活」的狀態,我們不能準確測量出微觀粒子的位置和速度,只能用概率去描述。

光子如此,電子也是如此。我們經常說「電子圍繞原子核旋轉」,其實這種說法是不嚴謹的,電子並不是圍繞原子核旋轉,因為電子並沒有明確的位置,我們只能用概率去描述電子在某個位置出現的概率。

理論上講,電子可能出現在任何地方,可能出現在你家裡,甚至出現在月球上,只不過這種概率非常小罷了。

而由於我們都是由基本粒子組成的,意味着你也可能出現在任何地方,比如可能出現在火星上,但這種幾率實在太低了,以至於我們認為不可能發生。

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還有更詭異的量子糾纏和量子隧穿效應,都完全顛覆了我們的傳統認知。量子隧穿效應就好比這樣,你最多只能越過2米高的牆,所以當你面對一堵5米高的牆時,無論如何你都翻越不過去。

但如果你在量子世界,你有一定幾率瞬間跨越到牆的另一邊,只要時間足夠短,就可能發生!

以上就是量子世界的詭異之處,當然還有很多詭異的現象等待人類去發現。量子力學已經有一百多年歷史,至今沒有任何人能夠完全弄明白!

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