一個讓人「毛骨悚然」的實驗,和宇宙本質有關,現代科學無法解釋

2021-01-12 量子探索

在多數人的常識中,人類文明經過數百年的發展,科學知識已經可以解釋地球上發生的大部分現象,但是真的不存在科學無法解釋的事情嗎?當然不是這樣的,不論科學如何發展,都會存在一些現有知識無法解釋的事情,正是因為人類面對黑暗的宇宙還存在太多的未知,所以人類才需要不斷的發展研究。

最近的幾個世紀是人類社會的高速發展時期,對於地球和物理的了解幫助人類科技高速發展,但是在發展的同時出現了一個問題,那就是對一些目前科學無法解釋的事情,就認為這些事情不存在,從文藝復興時代開始,否認不科學的現象就出現了,再打達爾文提出進化論後,神創論徹底淪為笑柄,直到發展到今天,人類的科學確實已經十分發達,但是在最前沿的現代物理學中,也存在一些無法解釋的現象。

很多人或許以為現在的物理理論經過多位大師的研究已經優化到幾乎完美,畢竟愛因斯坦,薛丁格等一眾科學家都在物理學有著自己的發現,可是現實情況並不是這樣,現代物理學存在很大的漏洞,那就是微觀世界和宏觀世界中的物理規律無法相互解釋,科學家也對這個現象感到很疑惑。

現代物理學可以大致分為微觀和宏觀,我們生活在宏觀世界,著名的牛頓三定律就是經典的物理學知識,愛因斯坦的相對論幾乎完善了宏觀世界中的物理體系,但是在量子力學慢慢完善後,出現了許多相對論無法解釋的事情,這證明,不論是量子力學還是相對論都存在著不小的漏洞,只是人類現在發現了這個漏洞,卻沒有辦法填補上,讓人類的物理體系徹底完整。

下面我們就來說一個著名的實驗,這個實驗甚至會讓人感覺「毛骨悚然」,因為這個實驗和我們常識中會發生的事情不一樣,目前科學也無法解釋這個現象。它就是「雙縫實驗」,一個觀察電子和光子狀態的實驗,可以向我們揭示量子力學中宇宙的本質——不確定性。這個實驗並不複雜,但是也需要仔細的思考才可以弄清楚實驗中出現現象代表的意義。

我們可以看一下上面這張圖片,用一個發射電子的設備,向著一塊有著兩個縫隙的板子發射電子,電子會隨機穿過一個縫隙抵達背後的屏幕上留下一個痕跡,現在的設備已經可以做到每次只發射一個電子,可以更加方便的觀察電子的活動軌跡。

正常來說,電子在屏幕上留下的痕跡應該是十分規律的,畢竟大量的發射電子會讓電子通過每個縫隙的概率都無限接近於百分之五十,但是現實情況並不是這樣,屏幕上留下的痕跡十分不規律,就像是一個電子突然通過兩個縫隙一樣,在深入研究後,科學家發現了一個驚人的事實,一些電子確實以「波」的形式運動,一次通過了兩個縫隙。

這就是量子力學中著名的「波粒二象性」,簡單的來說,科學家認為,自然界中幾乎所有的例子都具備波粒二象性,一個量子的狀態可以是波也可以是粒子,究竟以什麼樣子的狀態運動必須在觀察後才可以知道,如果沒有人去觀察這個量子,在理論上來說這個量子就是兩種狀態共存的,就像是薛丁格的貓一樣,又生又死,這種在現實世界中不會出現的現象在量子力學中又客觀的存在。

難怪愛因斯坦等一眾科學家直到去世都在質疑量子力學的不完善,也都希望自己可以創造出一個畢竟完美的理論,但是將近一個世紀過去,人類物理學仍然沒有什麼重大的發現,相對論和量子力學都對人類的科技發展做出了很大的貢獻,雖然科學家還無法解釋量子力學中出現的這些現象,卻並不妨礙把這些現象利用在了尖端的科學領域,科學無法解釋的事情不代表不科學。

話題再回到我們的的實驗上,科技慢慢發展後,不斷的有科學家重複這個實驗,直到一個科學家在實驗的過程中加入了錄像設備,再次改變了這個實驗的本質,這位科學家本希望利用錄像設備來研究電子的形態變化,可是在實驗結束後卻發現了一個讓人毛骨悚然的現象,這次實驗中的電子都是以粒子的形態穿過縫隙的,沒有一個電子在中途改變形態。

人類的主觀觀察似乎會影響這些微觀粒子的運動,這個事實難免讓人害怕,同時也會引起我們的深思,在量子力學中一切都是不確定的,任何事情都要看概率,但是我們生活的宏觀世界中發生的事情幾乎都是確定的,是否就是因為我們本身就是一個觀察者,確定了周圍量子的狀態,讓它們無法發生改變呢?

我們的存在和我們的生活都是因為人類的思考和觀察才會發生的嗎?答案可能遠比我們想像的要複雜,因為人類對宇宙的了解不夠深入,從量子力學中出現的這些問題就可以看出來,海洋暗能量和暗物質這些無法被人類觀察卻又無處不在的物質和能量存在,它們在微觀世界中扮演著什麼樣的角色我們無法知道。

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