宏觀世界和微觀世界之間的界限在哪裡?科學家給出肯定的答案

2020-12-03 量子探索

在物理學的長期發展中人們將所研究的客觀物質世界按其大小分成兩個範圍,一個是宏觀世界,一個是微觀世界

01遇事不決,量子力學?

我們在網絡上,經常可以看到這樣一句話:「遇事不決,量子力學」,為什麼物理學界兩大基石之一的量子力學,會被很多人如此調侃,量子究竟是什麼,微觀世界和宏觀世界的區別又在哪裡?

首先,遇事不決,量子力學這句話的原文是「遇事不決,可問春風」,一句唯美的句子被網友魔改成為一句調侃人類物理學基石的段子,可謂充滿了濃鬱的後現代魔幻主義色彩。

和相對論不同,量子力學是眾多物理學大師共同努力研究的產物,由普朗克關於黑體輻射的研究引力出最基礎的概念後,普朗克隨後提出了「普朗克常數」以及「普朗克長度」,普朗克長度是物理學中的最小單位。為了研究宇宙大爆炸後瞬間發生的事情,普朗克還提出了「普朗克時間」作為宇宙中最短暫的時間單位。

普朗克時間和普朗克長度都是宇宙中最小的單位,如果數值降低到這兩個數值以下後,一切物理規則就會失去意義。可以說,量子力學的出現把物理學帶入了一個全新的領域,同時刷新了人類對宇宙本質的認知,也讓眾多科學家對宇宙的本質產生了懷疑。

02量子是什麼?

那麼量子究竟是什麼呢?和粒子,原子等微觀粒子不同,量子並不存在於現實中,它只是一個抽象化的物理概念。能量的最小並且不可再分割的狀態,就被稱為量子,因此量子並不特指某一種物質或者能量,量子力學是研究微觀世界中能量和物質運動規律的學科。

這樣看起來,量子力學似乎十分靠譜,為什麼現在很多人認為量子力學不靠譜,甚至是「偽科學」呢?

這其實是一個讓眾多物理學天才都無法解釋的難題,愛因斯坦這樣偉大的科學家,直到去世前都在尋找「大一統」理論,因為相對論和量子力學這兩大人類物理學基石存在矛盾,無法互相解釋。這證明人類面前的理論並不是完全正確的,我們對宇宙的認知還是狹隘的。

大多數人的對宇宙的理解仍然停留在經典力學階段,並不理解相對論帶來的改變,以及現代理論物理中對時空和宇宙概念的重塑。這並不妨礙我們的日常生活,畢竟經典力學已經足以滿足大多數人日常生活的知識需求了。但是量子力學中的現象就讓人十分疑惑了,如果把量子力學中的現象代入現實中,會讓人覺得十分玄幻。

03宏觀和微觀的區別

想像大家在前一段時間都看過和「量子波動速讀」有關的報導,一些人居然不用看書本的內容,胡亂翻一下書本,就讓知識進入了大腦中,聲稱這是利用了「量子糾纏」現象。

毫無疑問,這是一個騙局,在我們的常識中這是根本不可能發生的事情,但是在量子力學中確實存在「量子糾纏」這樣一個神奇的現象。量子糾纏被愛因斯坦稱為「鬼魅」一樣的超遠距離作用,簡單來說,就是兩個量子在相互作用後就成為了一個整體,即使把它們分開,改變一個量子的狀態,另外一個量子也會在瞬間發生變化,這個速度超越了光速。

但是,量子力學中的一切都只發生在微觀世界中,我們生活的宏觀世界完全沒有任何相似的現象。這也是讓眾多科學家費解的關鍵,微觀世界中的物理規律和宏觀世界就好像存在差別一樣,讓人疑惑。

正是因為這個原因,量子力學中的很多觀點讓人難以解釋,並且經常有人用量子力學中的現象強行解釋宏觀世界中發生的事情,導致在很多人的心中量子力學變得越來越不靠譜。宏觀世界和微觀世界有一個明確的數值概念,小於0.0000001釐米時,就進入了微觀世界的領域。

可以說,量子力學並不神秘,只不過距離我們的日常生活很遠,並且存在很多違背我們常識的現象,在未來,人類的科學家會找出更好的理論來解釋量子力學的難題,目前的量子力學仍然是「不完備」的。

量子力學的蓬勃發展讓很多人對宇宙的本質產生了懷疑,不確定性是否是宇宙的本質,一切是否都是隨機的概率?這些問題讓人著迷且疑惑。

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