|
10-18 23:07科学达人  量子力学，是一个和我们生活距离很远的名词，但是量子力学的相关知识一直都是科学家努力在探索的研究方向，在学习量子力学的相关知识时，经常会出现一些颠覆我们常识的现象，这让科学家都感到疑惑，量子力学和相对论之间的冲突，是目前物理学界中主要的难题，大家都希望可以可以研究证明出一个全新的理论，可以解释相对论和量子力学，成为一个“大一统”理论。 “弦理论”就是其中最受物理学家宠爱的一个理论，但是我们目前无法证明弦理论，也就成为了一个笑谈，很多物理学家都对弦理论充满希望，弦理论就像是一个刺猬，让物理学家无从下手，归根结底还是因为人类在科学的道路上走得不够远，基础科学没有达到相应的要求。  不论是量子力学的微观世界，还是地球之外的宏观宇宙，以目前的科学技术，都没有办法很好的研究，我们可以想象一下，宇宙之外的黑洞和中子星都是十分神奇的天体，可是以我们目前的科学水平，是完全没有办法靠近这两个天体进行研究的，我们只能利用计算机来模拟黑洞，计算出黑洞大概的样子。 在微观世界中，也存在着同样的尴尬，量子是自然界中能量的最小状态，比如自然界中最常见的光子，就是原子核周围环绕的电子在跃迁时，释放出来的能量，就是我们常说的光量子，由此就可以想象一下，量子是多么微小的能量了，能量都没有质量，并且大部分运动速度都达到光速，因此科学家想要仔细观察它们就存在很多困难。  关于量子还存在一个神奇的地方，那就是“量子叠加”，简单的来说，每一个量子都像是薛定谔的猫一样，同时存在两个状态，双缝干涉实验就指出了这个现象，科学家在针对电子研究时发现，一个电子可以同时穿过两个缝隙，到达观察屏幕，似乎电子可以以粒子和电波的状态同时传播，当科学家想要仔细观察时却发现，在实验设备内加入一个摄像头后，电子就会老老实实的只通过一个缝隙，为什么人类的观察会对电子的状态产生影响呢？在这里我们要打上一个问号。 刚刚我们提到了一个实验“薛定谔的猫”，如果我们打开实验设备，就会导致猫咪中毒，这个时候猫咪的状态就是被我们确定了的，这个现象就类似于上面双缝实验中安装摄像头，观察者的意识和举动会对量子产生影响，其实这个现象在量子力学中是确实存在的，大部分量子的状态我们都无法确定，量子可以是“波”也可以是“粒子”，这就是“波粒二象性”。  我们的每次在观察量子时，都会确定量子的状态，这就是“量子坍塌”现象，我们每次观察都会引起一次坍塌，量子的两种状态消失了一种，只剩下了一个可以被我们观察确定状态，当然，这个现象只在量子力学的微观世界中出现，如果我们宏观中的物体也可以两种状态共存，就有些吓人了。 微观世界和现实世界存在一个不可逾越的鸿沟，这个时候“观察者效应”的提出就变得十分有趣，我们知道，我们每次在做物理研究时，都会对研究对象造成不同程度的影响，这种影响会随着被研究对象的大小改变，越是微小的物体受到的影响就越明显，同时观察的时间越长，就会让被观察的物体以同等的时间保持一个不变的状态。  这是否可以证明，我们的宏观世界之所以这么稳定，也和人类的观察以及意识有关呢？不论宏观世界怎么样，微观世界中的量子就是因为太过微小，很容易被改变，正是这个原因我们才没有办法很好的研究量子力学，前文中我们也讲到了光是一种能量，会被释放和吸收，我们用肉眼观察到的物体，其实就是眼睛吸收了被看到的物体电子跃迁时释放的能量，也就说用肉眼观察都会影响量子的状态。 但是到了未来，我们针对量子做出更加先进的设备后，这个烦恼就会不复存在，目前针对量子的研究，就像是没有显微镜却想观察微生物一样，十分吃力，并且难以观察一些细节，但是我们相信，在未来我们可以解决这些难题。 |
|
|
