量子世界到底有多神奇?星際旅行、時空穿越、瞬間移動都可能存在

2020-12-05 六分鐘科普君

人類現代物理起源於1564年,經過500多年的發展,人類已經建立起一套非常完整的現代經典物理體系,這套物理體系基本以牛頓的萬有引力定律和愛因斯坦的相對論為核心建立起來的,牛頓和愛因斯坦為人類的物理大廈打下了堅實的根基,後代在他們打下的根基上不斷創新,才形成了如今我們看起來非常宏偉的物理大廈。由於牛頓和愛因斯坦打下的根據很牢固,因此後代科學家只能在他們打下的根基的基礎上進行修修補補,幾乎無法動搖他們創立的理論基礎,現在我們還在使用用牛頓的萬有引力定律和三大定律進行航天活動、使用愛因斯坦的質能方程式發明了原子彈、使用愛因斯坦的能量守恆定律為人類服務、使用愛因斯坦的相對論發現了黑洞、引力波等。

牛頓建立的經典力學至今影響著我們

牛頓和愛因斯坦建立的現代經典物理體系和物理大廈非常堅固,幾乎無法動搖,但是一種新理論的出現,對牛頓和愛因斯坦建立的物理大廈產生巨大衝擊,這種理論就是量子力學理論,量子力學理論是當今世界前沿、最具有顛覆性的理論,它有可能會動搖經典物理體系的根基,為什麼這麼說呢?

量子糾纏現象假想圖,不同空間的兩顆粒子做相同運動

因為經典力學最大特徵就是具有確定性,比如平時我們可以確定地球圍繞太陽公轉的周期、可以確定月球到地球的距離,可以確定地球、太陽系、銀河系甚至整個宇宙的大小,一切事物都存在確定性,但是量子力學理論恰好相反,它最核心的特徵就是具有不確定性,如何理解呢?就是宇宙小到一顆粒子,大到一個星系,它具有不確定性,它的位置和速度是不會被同時精確計算出來的,如果確定出它的速度,那麼它的位置就變得不確定了,而如果確定它的位置,它的速度又變得不確定了,這就是著名的量子力學不確定性原理。

第一張量子糾纏照片和第一張黑洞照片,誰更震撼?

第一張量子糾纏現象實驗圖

除了不確定這種特徵以外,在量子力學理論裡面還存在另一個引人關注的現象,那就是量子糾纏現象,所謂量子糾纏現象就是指兩個或者多個粒子在發生相互作用後,由於這兩個粒子或者多個粒子存在的特性已經變成整體性質,因此只能用整體特性去描述粒子的狀態,而無法描述單個粒子的性質,簡單點理解就是兩個處於不同空間的粒子,不管它們相距多遠,如果發現量子 糾纏,那麼它們的運轉狀態是完全一致的,量子糾纏效應不受空間環境、距離和其他因素影響,也就說不管這兩個粒子相距多少,1光年、100光年、1億光年、100億光年,他們都可以相互影響對方。即使把它們放在宇宙的兩端,相距930億光年,只要量子糾纏不消失,它們依然可以相互影響對方,量子糾纏效應不會因為距離的長短而失效。

量子糾纏不受距離影響,即使距離930億光年,糾纏粒子依然相互影響對方

更可怕的是,量子糾纏也並非是想像出來的,而是真實存在的一種現象,2019年7月份英國科學家就利用特殊儀器捕捉到人類歷史上第一張量子糾纏現象--兩個糾纏光子相互作用並在短時間內共享物理狀態在,可惜由於第一張黑洞照片發布時間比它早幾個月,而且黑洞照片太過於耀眼,把第一張量子糾纏照片的光芒給掩蓋了,因此很少人知道這張可以媲美第一張黑洞照片的量子糾纏照片,但可以肯定的是,量子糾纏是一種客觀存在的物理現象。

量子世界可能實現超光速飛行、星際旅行、時空穿越、瞬間移動

如今距離量子力學理論的提出已經有100多年的歷史了,而且科學家還建立了一套完整的量子力學理論,但是人類對量子世界的認識依然很淺,科學家目前還不知道量子世界是什麼樣子的,但是可以肯定的是量子世界是存在的,而且這個世界裡面存在很多我們無法想像的事情,它是一個與現實世界格格不入的全新世界,一旦進入量子世界就會發現現實世界很多不可能實現的事情,在量子世界都有可能變成現實,比如超光速飛行、星際旅行、時空穿越、瞬間移動......當然這也僅僅是猜想,量子世界到底是一個怎麼樣的世界,無人知曉,但是可以肯定的是,愛因斯坦這次可能真的錯了(愛因斯坦曾堅定反對量子力學理論的不確定性)。

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