人有穿過牆壁的超能力,就違背了泡利不相容原理,那世界就亂套了

2020-12-18 科萌說理

今天端午節放假的第二天,我的生活狀態基本上就是睡覺追劇打遊戲,晝夜顛倒。這個假期期間我看了一部美國的科幻電影:心靈傳輸者。講述了男主戴維萊斯不慎跌入冰窟中,卻由此發現自己擁有心靈傳輸的神奇能力。這項能力可以讓戴維憑藉想像瞬間從一個地方轉移到另一個地方,地與地之間從此沒有障礙。這個能力是不是讓人羨慕,如果要是有了能穿越牆壁的超能力,就能一天之內穿越十多個國家。但是人究竟能不能穿過牆壁呢?

宇宙中的一切都是由原子構成的,原子中99.9999999%是空的。這意味著我們人類想穿過的牆和周圍的一切幾乎都是空心的,理論上我們是能穿過牆壁的,千萬不要著急去試試啊,只是理論而已。原子是由電子以及由質子和中子構成的原子核組成,如果把原子的大小比喻成西瓜,那麼電子和原子核就會很小根本看不見,所以就造成了99.9999999%是空的。

但是在原子的草圖中,通常顯示電子軌道繞著原子核運動,就像行星繞著太陽那樣。但是事實上,電子以雲的形態。在那些空出的地方聚集。可以把它想像成風扇,看起來有很多空餘空間,但是開關打開你就會看到扇葉幾乎無處不在。理論上,如果你現在試著把你的手放進電風扇內,手和扇葉不可以同時在同一個地方。還是那句話千萬不要著急去試試啊,只是理論而已。任何兩樣東西都不可能同時在同一個位置,即使電子也是如此,這個就是泡利不相容原理,即兩個電子處於相同的量子態,其波函數相反,因此總波函數為零,也就是說兩個電子處於同一狀態的概率為0。也就是說沒有兩個電子可以處在同樣的位置或者結構中。也就是為啥我們不能穿過牆壁的原因。

同樣,你也就不能穿過一個物體。但是你知道你甚至也不能觸摸到它們嗎?如果你真的把手伸進風扇,你可能會感受到扇葉在擊打你的手。但是實際上你感受不到那些扇葉,你從來沒有真正感受過一個物體,是不是很震驚?不要驚訝,你知道磁鐵同極互斥嗎?這就是你試圖觸摸時發生的事情。就好像你和你所觸摸的一切,之間有一個無形的力場,即使遭受外力也從來不會被破壞,宇宙中的一切也是這樣的。

但是如果你真的擁有穿過了一面牆的能力,這真的打破了科學。電子是費密子(自旋為半整數的粒子),而且必須遵守泡利不相容原理。但是另一種亞原子顆粒玻色子(泛指比原子更小的粒子)不遵守,如果費密子開始像玻色子一樣運動整個宇宙會變得非常奇怪。但是我們不是完全沒有希望,有一個神奇的就是量子隧道,量子隧道在隧道裡一個細小的微粒可以穿過屏障,但是根據經典力學它還沒有力量做到。是不是在想我們給量子隧道力量,就能穿越屏障了?但是隧道效應被應用於掃描隧道,顯微鏡電子在土壤表面和顯微鏡尖端有一個小隧道。如果你想用這一現象穿牆,你需要保證體內的每個微粒都穿過障礙物,可惜的是那個事件發生的可能性微乎其微。

或許在未來科學家能夠讓我們實現一種超能力,你會想要什麼呢?

歡迎關注科萌,每天更新一點小趣聞。

相關焦點

  • 泡利不相容原理?哪個量子規則才是宇宙存在的關鍵
    (維基百科關於原子軌跡的頁面)當我們中的大部分人在思考量子力學時,我們在最小尺度上思考宇宙中那些怪誕和違背直覺的特徵。我們考慮海森堡不確定性,以及不可能同時知道超出有限的相互精度的成對物理屬性(比如位置和動量、能量和時間、或兩個垂直方向上的角動量)這一事實。
  • 唇槍加舌劍眾人稱上帝鞭子 不相容原理泡利探物質奧秘
    還有值得讚賞的一點是:學生們在泡利面前不害怕問任何問題,也不必擔心顯得愚蠢,因為對泡利而言,所有的問題都是愚蠢的。對於泡利的尖刻,同行中流傳的笑話很多,其中有一個說的是他連上帝也不放過!人們說,如果泡利死後去見上帝,上帝把自己對世界的設計方案給他看,泡利看完後會聳聳肩,說道:「你本來可以做得更好些……」當然,其中很多故事只是傳說或稱八卦,博大家一笑。
  • 科學檔案 泡利:與實驗室「不相容」的物理學諾獎獲得者
    主播:陽燕本期節目撰稿:付文超責編:莫尼關於泡利的故事很多,他以嚴謹、博學而著稱,同時也以尖刻和愛挑刺而聞名
  • 天才與良知——那個尖銳的物理學家泡利|泡利誕辰120周年紀念
    泡利對物理學有全面的理解,對近代物理的創立有全面的貢獻,是不相容原理 (第四量子數概念) 的提出者和中微子的預言者,是量子場論的奠基人之一,證明了自旋-統計定理,他被譽為「把自己點化成了方程的人」 和「物理學的良知」。回顧泡利的成長曆程與學術貢獻,對於 (天才) 兒童教育、(優秀) 學者自我修養甚至於國家層面上如何造就 (合格) 科學家,都有啟發性的意義。
  • 一個比上帝還挑剔的男人,21歲就得到愛因斯坦的讚賞,他就是泡利
    同時在校園裡開始漸漸地小有名氣。1921年,泡利應老師的要求,為德國的《數學科學百科全書》,撰寫了一篇長達237頁的,關於狹義和廣義相對論的詞條。這篇文章發表後,引起的反響可謂是轟然炸裂。泡利一夜之間,成為了「一鳴驚人」的代名詞。
  • 聽物理學家曹則賢講泡利與《泡利物理學講義》|直播
    而且泡利從不爭名奪利,對他來說真正重要的找到真理,至於成果算到誰頭上,論文由誰來發表,則並不重要。正是他這種遠世俗重真理的科學態度,贏得了索末菲、玻恩和玻爾的厚愛。他也從這些大師那裡學到了富有教益的思維方法和科學態度,為他科研攀登打下了堅實的基礎。泡利25歲時就以發現後來為其贏得諾貝爾獎的「不相容原理」而邁入世界頂尖物理學家的行列。
  • 那一年,愛因斯坦輸得很慘,被十幾個諾獎得主懟了一遍後退出群聊
    大多數人可以毫不費力地認出幾個熟悉的面孔:愛因斯坦、居裡夫人、薛丁格、普朗克、洛倫茲……而在他們的身邊,還有不太知名但同樣是大科學家的郎之萬、玻恩,泡利、馬丁·努森等等。這跟量子力學的理論,是明顯的開倒車行為,提出泡利不相容原理的泡利能受得了這個?這位「嘴」強王者馬上予以反擊。沃爾夫岡·泡利:1945年諾貝爾物理學獎得主。
  • 蟻人能粗能細,背後竟是這樣的原理
    最開始跟它掛鈎的,是美國隊長。那會正值美國原子時代前夕,第一顆原子彈爆炸前兩年,不管是科學界還是文化界,都憋著一股子對微觀世界的探索熱。'1943年5月,《美國隊長》漫畫第26期出版,其中便有則叫「原子公主」的故事。
  • 量子力學那點事兒華山論劍之二:薛丁格的貓
    先是小王子德布羅意練成了九陽神功,這就是物質波內功心法,上帝之鞭泡利編寫了九陰真經,就是泡利不相容原理,簡直就是無所不包,自己親傳弟子海森堡琢磨出了矩陣力學,就好像獨孤九劍,號稱破盡天下招式,不過海森堡的內力不足(數學功底一般,居然不認識矩陣),被波恩帶領約爾當分享了發明權,不過也為量子學派招來了兩員大將,這事就不提了。
  • 超能力是否真實存在?他們為何異於常人?
    提起超能力,相信大家想到的都是科幻電影或者小說中的主人公所擁有的非凡的神奇魔力,我們覺得這些違背科學,顛覆常識的技能,在現實生活中是不可能出現的,但是,在世界上卻有這麼幾個既普通又不普通的人,有著異於常人的能力,稱得上是超能力。
  • 每秒鐘有1000萬億個中微子穿過人體,但是我們絲毫察覺不到!
    中微子號稱幽靈粒子,是粒子物理學中最神秘的粒子,在上世紀,科學家發現物質的β衰變過程,衰變前後不遵循動量守恆和能量守恆;為了解釋這一奇怪現象,在1930年,物理學家泡利提出了一種微小的不帶電粒子,也就是現在稱作的中微子。
  • 【宇宙探秘】量子世界最讓人捉摸不透的現象,若發生在現實世界簡直...
    但當他們試圖精確了解這個陌生的次原子世界時,卻遇到了完全意想不到的結果。進入微觀世界,科學家會發現所有需要測量的參數都具有不確定性,那不是測量方法的與原因,而是自然界本身並不知道,科學家稱之為「測不準原理」。
  • 15位世界頂尖物理學大佬,20世紀最強大腦,匯集全球三分之一智慧
    1903年,居裡夫婦和貝克勒爾由於對放射性的研究而共同獲得諾貝爾物理學獎;1911年,因發現元素釙和鐳再次獲得諾貝爾化學獎,因而成為世界上第一個兩獲諾貝爾獎的人。居裡夫人的成就包括開創了放射性理論、發明分離放射性同位素技術、發現兩種新元素釙和鐳。在她的指導下,人們第一次將放射性同位素用於治療癌症。海森堡(德國)--著名物理學家,量子力學的主要創始人,1932年諾貝爾物理學獎獲得者。