科普進行時:不確定性原理

2020-12-16 覃楓

大家好,我是冷言。

今天繼續跟大家談談《時間簡史》,《時間簡史》第三章內容講的是宇宙的膨脹跟冷言在第一章的時候講的宇宙演化過程有點相似,可以說是一種包含的狀態,所以冷言就不講第三章了,直接跳到第四章講一下不確定性原理。

不確定性原理冷言在很久很久以前講溫度的時候講到過,就是一個微觀粒子我們不能同時很精確地描述它的位置與速度。也就是說測量一個微觀粒子的速度你測的越精確那它的具體位置你就測得的越模糊,相對的如果你很確定的知道某個微觀粒子在某個位置你就無法很完美的測定它的速度。

可能很多小夥伴會覺得這樣很不可思議,因為在宏觀世界任何一個物體知道它的位置和它的速度是一件非常簡單的事情,為什麼到了微觀粒世界就無法知道了呢?(不確定性效應產生的原因是什麼?冷言有自己的看法但不是很有把握在結尾跟大家簡單說一下。因為不確定性效應產生的原因在整個科學界沒有任何人知道,知道的也只是自己的看法學術界並沒有承認。)

不確定性效應是量子力學的一大根基因為這個原理擺的前面,所以整個量子力學都不會很確定的結果。愛因斯坦個人雖然對量子力學有一定貢獻,但是他個人是不怎麼承認量子力學。因為愛因斯堅持認為事物是有確定性的結果的。(廢話不多說還是跟大家介紹一下不確定性原理相關的一個效應隧道效應。)

隧道效應講的是微觀粒子在跨越微觀障礙物的時候可能出現動能不夠也可以跨越這個微觀障礙物的現象。

這樣講可能很多人一臉蒙逼冷言還是來解釋一下。把桌球往碗裡面拋的遊戲大家都應該玩過依照我們傳統的物理你把桌球往碗裡拋用的力越大,桌球獲得動能越多在它撞到碗裡面之後彈出來的可能性就越大。經過計算我們可以得到一個臨界值,當力小於這個值時桌球就跑不出來,當力大於這個值時桌球就可以跑出來。

如果我們拋出的不是桌球而是一個微觀粒子,那個碗也不是一個碗而是微觀的一個障礙物。就有可能出現一種特別的狀況,就是這個微觀粒子的動能很小,根本不足以跨越這個障礙物,但是我們能在這個障礙物之後發現這個微觀粒子。目前理論物理學家認為這種現象產生的原因是這個微觀粒子在這個微觀障礙物上挖了一個隧道從這個隧道裡跑出去的。

冷言對不確定性效應提出一種自己的解釋:不確定性效應產生原因是因為宇宙在做很輕微但卻很頻繁的抖動。這種抖動只有在微觀粒子這種尺度下才能反應出來,我們人本身是感受不到的。(這個結論如果要詳加解釋,要講很久很久很久,而且目前仍然發現有的地方冷言自己也講的不是很通,所以就不講太多了有興趣的朋友可以留言和冷言討論一下。)

我們都知道光速恆定不變原理,光的速度是恆定的,但是目前為止整個理論物理學界並沒有人知道為什麼光速是恆定的。

對光速恆定不變原理和不確定性原理這種知道效果卻不知道原因的狀況大家怎麼看?歡迎在評論區留下你的看法。

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