導讀:如果說愛因斯坦的相對論打破了經典力學對人們的束縛,那量子力學無疑為大家展示了另一個神奇的世界,一個所有人都無法想像的量子世界!
作為二十世紀最偉大的科學理論之一,量子力學將人類的視野帶入到了神奇的量子世界,這裡與經典力學有著本質的不同,量子的神奇行為甚至讓人們感受到了「意識」的存在。
量子力學
量子力學,為物理學理論,是研究物質世界微觀粒子運動規律的物理學分支,主要研究原子、分子、凝聚態物質,以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論。
我們知道,根據現有的科學理論,雖然世界上存在各種各樣的物質,但構成物質的粒子基本上沒有多大區別!像電子、光子等構成物質的基本粒子被科學家們稱為量子!
在經典物理中,物體的運動狀態遵循牛頓三大定律,而這些物質的運動狀態在某種程度上是可以觀察到的。但量子的運動狀態則有所不同,它們更像是遵循著概率來運動!
在量子力學中,一個物理體系的狀態由波函數表示,波函數的任意線性疊加仍然代表體系的一種可能狀態。是的,量子存在的狀態更多的是一種可能性。
量子糾纏、量子疊加和量子坍縮
量子的世界非常神奇,這種神奇之處不僅僅表現在單個量子!
在量子力學裡,當幾個粒子在彼此相互作用後,由於各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質,無法單獨描述各個粒子的性質,只能描述整體系統的性質,則稱這現象為量子纏結或量子糾纏。
簡單來講,這有點像兩個人之間「心有靈犀」一樣,糾纏在一起的兩個量子,可以超越空間距離(至少目前為止是這樣),當一個量子做出一定的行為時,另一個量子也會做出對應的行為!
這簡直就像是兩個量子存在「意識」一樣!
量子疊加,就是指一個量子系統可以處在不同量子態的疊加態上。
我們知道,在宏觀世界中,物質的存在狀態是唯一的,比如,一條魚要麼是活著,要麼是死了,如果這條魚處於假死狀態,則其本質上還是活著的,這很容易理解!但在量子力學中,量子的狀態就不是這麼簡單的了。
「薛丁格的貓」就為我們揭示了量子疊加的特性,事實上,在這個實驗中,貓的存在狀態就是生與死兩種狀態的疊加,而不是單純的一種狀態!而在量子力學中,同一個量子甚至可以存在多種疊加態。
由於疊加原理,不處於本徵態的的粒子是若干個本徵態的線性疊加。當對力學量進行一次測量時,測量的值,只能是本徵值,而不是平均值,其機率分布又本徵態的權重決定。
那麼,當我們得到一個力學量的測量值是,對應其的態,就是粒子所處的狀態。粒子被觀測後,就由原來的疊加態,變成了之後的某個本徵態,發生了坍縮。這便是量子坍縮!
事實上,量子的這三大特性都與「意識」有著聯繫,所以,量子的世界甚至是「唯心主義」的世界,由這樣的微觀世界構成的宏觀世界,讓人感到如此地「不真實」!
量子力學是宇宙的終結嗎
鑑於量子世界的種種神奇,尤其是量子與意識之間的關係,有些科學家認為量子力學甚至是宇宙的終結!因為量子力學在某種程度上告訴了人們:世界可能是唯心的,萬物皆可以是虛幻的!
事實真的是這樣嗎?
也許我們在科幻小說中看到過許多類似的情景:人類生活的世界以及我們的一切思維都是虛幻的,這些都只是電腦程式或者是某種夢境一樣的東西!真實的世界也許只是一個人的大腦或者一臺計算機。
當我們認識到世界的虛幻,或者從夢中醒來的時候,世界便開始崩塌。
而量子力學帶給了我們同樣的困擾:構成世界的基本粒子,它們的運動狀態居然是隨機的!是可以被「意識」所左右的!這樣的世界真的是真實存在的嗎?量子力學是否揭示了世界的虛幻?
其實並非如此!
雖然隨著人類科技的不斷進步,我們越來越了解自己所在的世界,但同時我們也明白了一個道理:雖然人類可以在一定程度上改造世界,但世界並非以人的意識為轉移!也就是說,世紀仍然是唯物的!
雖然量子力學帶給我們一個無法理解的神奇世界,但歸根結底,科學的發展伴隨著無限的可能性和對未知的探索,科學就是一個探索現象發生的本質,並對其歸納解答的過程,無論是在人類誕生之前還是人類滅亡之後,世界都不會以人類的意識而轉移,更加不會以量子力學為轉移!因為世界本就如此,無論過去、現在還是將來!