物理學和人類的發展息息相關,在這門學科中,我們可以了解地球和宇宙的本質,剖析時間和空間的秘密,從歷史上來看,大部分著名的科學家其實都是物理學家,愛因斯坦,霍金,薛丁格,牛頓等等,這些科學家的名氣都可以說明物理的重要性。
伽利略為世人打開了科學的大門,隨後牛頓的研究幫助人類用物理學的角度觀察世界,牛頓的經典力學解釋了力的本質,在長達兩個世紀的時間中都是絕對的真理,甚至如今大部分普通人的世界觀中一切都是按照經典力學來演變的,但是在二十世紀以普朗克和愛因斯坦為首一眾科學家,顛覆了經典力學。
量子力學和相對論的出現,巔峰了人類的世界觀,甚至知道今天這兩個理論之間仍然不能相互解釋。在20世紀前,人們都認為速度可以無限疊加,光速也是無限大,直到麥可遜莫雷實驗證明光速不變後,人類才發現,牛頓力學並不正確。
但是在當時科學家都對這個發現保持了沉默,因為沒有人敢挑戰牛頓力學的權威,並且人類害怕未知,在打破了牛頓力學後,人類又應該怎麼去解釋宇宙中發生的一切呢?直到1900年,新世紀物理學打大會召開,提出了懸浮在物理學上空的「兩朵烏雲」
「黑體輻射」和「光的速度」,在這次會議上,普朗克首次提出了「量子化」的概念,幫助人類重新認識了能量並且奠定了量子力學的雛形,並且試圖解釋黑體輻射打開了新物理學的大門,值得注意的是這個時候的愛因斯坦不是科學家還只是一個專利局的小職員。
1905年6月30日,26歲的愛因斯坦投稿了一篇《論動體的電動力學》奠定了狹義相對論的基礎,除此之外還有四篇論文,每一篇都對當時的物理界帶來了巨大的衝擊,同時用量子概念解釋光電效應的論文幫助愛因斯坦獲得了諾獎,至此困擾世人的難題終於有了答案。
毫無疑問,愛因斯坦和牛頓都是偉人,也都是不折不扣的天才,在大部分人還被時代的常識束縛時,他們的思維超越了當時數個世紀。愛因斯坦的狹義相對論是建立在前人的基礎上,可以說,等待幾年總會有人敢打破傳統的看法,解開光速真實的面紗。
但是愛因斯坦在1916年提出的廣義相對論後,人類的宇宙觀被徹底改變,對引力的本質有了新的理解,引力並不是力,而是「時空的彎曲」,同時預言了引力波的存在。這個時候,量子力學也在高速發展,但是關於量子力學的研究並不順利。
直到今天,將近一個世紀過去,關於量子力學中的問題仍然沒有很好的解釋,甚至人們都開始調侃,「遇事不決,量子力學」,因為人類無法解釋量子的存在狀態,為什麼量子在沒有人觀察的情況下,可以兩種狀態共存?直到觀察者出現後,才會以平穩的形態運動,不會發生變化。
我們的宇宙是否也是如此?如果沒有人類這樣的觀察者存在,宇宙也就處於「生死之間」的狀態,就像是薛丁格的貓一樣,只有打開箱子才能得到答案。量子的奇妙狀態在粒子身上也會出現,構成宇宙萬物的基本組成部分如此神秘,不由得讓人產生各種聯想。
光速不變是撬動牛頓力學的槓桿,但是在量子力學中量子糾纏的速度遠超光速,愛因斯坦都只能無奈地感嘆量子糾纏是「鬼魅」,現代科學無法解釋量子糾纏這樣的超光速超遠距離作用。
隨著時間的發展,科技不斷加強,人類卻一直沒有找到答案。量子力學的的神秘也就在大眾口口相傳中變得越來越離譜,甚至出現的「量子力學速度」這樣的偽科學騙局,但是在科學領域量子力學並不是停滯不前,量子計算機和量子通信都在高速發展,這些技術都會在人類進入星際時代後提供幫助。並且依靠量子力學很多新材料出現,特別是高科技的電子元件。
最讓人費解的應該是量子力學中宇宙的本質,在量子力學中宇宙並不循規蹈矩,反而一切都要看概率,唯一確定的事情就是「不確定」。海森堡在矩陣力學的研究中發現,通常在一組數據中想要讓一個數據變得準確,就會導致另外一個數據產生誤差,簡單來說,我們在日常生活中得到的數據都是不正確的,畢竟小數點後存在無數位,我們很難得到精準的數據。
在個觀點在時間和能量上同樣可以適用,也可以用來解釋「量子隧穿效應」,在量子力學中,微觀粒子可以穿入或穿越位勢壘,就算勢壘要比量子高,仍然可以成功地通過。簡單來說,就是一個量子想要穿過一個山洞,但是本身的能量不足以支撐它通過這個山洞,這個時候,假設山洞無限短,那麼量子雖然仍然無法通過,但是通過需要的時間也相對無限縮短,這個時候能量就變得不確定了,在達到峰值後,量子就可以在瞬間通過這個山洞。
雖然理解起來很困難,也讓人感覺匪夷所思,但是這樣的想像真實存在於我們的宇宙中,並且有人用這個理論來解釋宇宙的誕生,我們都知道宇宙是由奇點大爆炸後創造出的空間,那麼這個奇點從何而來?
在奇點大爆炸之前,是沒有「時間」概念的,也就是「永恆」,我們都知道在無限的時間下,任何事情發生的概率都是無限大,在永恆的黑暗裡一個無限短的時間間隔中,因為時間無限短,那麼能量的波動就相對變得無限大,突然能量發生了爆炸,炸出了一正一反兩個宇宙,相加仍然等於零,對於原本的虛無來說什麼都沒有發生,但是我們的宇宙卻從黑暗中出現,這就是用量子力學的測不準原理推測宇宙誕生的結果。
顯然這個觀點只是猜測,也沒有太多的證據證實,畢竟人類對量子力學還存在太多的疑惑。如今的科學家都在盼望大一統的理論出現,但是人類面對無窮盡的宇宙,真的可以尋找到真正的「大一統」理論,來解釋宇宙的本質嗎?科學的腳步不會停止,隨著時間的推移只會遇到越來越多的困難。
當人類的舞臺從地球轉移到宇宙時,出現疑惑是正常的,站在地球上就想解釋一切,就如同井底之蛙。在遙遠的未來,人類可以遨遊宇宙後,或許才能找到一切的答案。