量子世界与我们熟悉的宏观世界格格不入,它到底是一个怎样的存在?
量子力学,是描述微观世界亚原子粒子的运动状态和行为的理论,在量子世界里,粒子的行为与我们宏观世界中的经典物理理论格格不入。上世纪20年代的索威尔物理大会上,以爱因斯坦和波尔为首的两大物理学派围绕量子力学进行了激烈的辩论,直到今天这样的争论仍在继续,科学家们仍旧没有完美地统一相对论与量子理论。
量子理论之所以如此诡异,就是因为我们在宏观世界熟悉的大自然法则在量子世界几乎全部失效。
测不准原理。比如说,我们熟悉的现实世界具有确定性,我们能确定一个人,一栋楼房或者其他事物的具体位置,并可以加以描述,但在量子世界你永远不能准确描述粒子的具体准确位置,甚至粒子可以同时出现在两个不同的地方!
还有,在宏观世界我们熟悉的因果关系在量子世界也不复存在,结果可以影响原因,这样的状态你能想象到吗?同时,量子纠缠,量子隧穿,还有电子双缝干涉实验的诡异现象等都与我们的宏观世界有天壤之别。
还有一种概念叫“量子泡沫”,上世纪50年代科学家惠勒根据量子力学提出的概念。量子泡沫又叫时空泡沫,描绘的是宇宙诞生前的一种状态。在普朗克尺度下(有意义的最小长度单位),时空不再是平滑的,会不断地出现能量的起伏,称为“量子涨落”,这种涨落让科学家们发现真空不再是空无一物,而是不断地有正反粒子生成和湮灭,微小粒子能够向真空“赊借”能量然后迅速湮灭,把能量归还给真空!
量子力学主要描述次原子世界甚至是真空里的活动变化,如此微小的世界让我们很难直接观看到那里的真实情况,而那个世界出现的各种诡异现象更让很多人摸不着头脑。
不过,无论怎样,量子力学远不是一个想象出来的假说,它是一门独立的理论科学,无论是普朗克,薛定谔,海森堡,波尔甚至是一向反对量子力学的爱因斯坦都是量子力学的创始人。同时,量子力学已经深深地应用在我们的日常生活中,我们生活中离不开的半导体,电子元件都与量子力学有直接的关系。
目前量子力学和经典物理理论相对论还没有得到完美的融合,弦理论的出现似乎把两者融合在了一起,不过弦理论本身似乎比量子力学更加难以理解,更加让人摸不着头脑!可以预见的是,两大理论终会得到完美融合,因为虽然我们是在宏观世界里,但宏观世界的一切都是由量子世界的微小粒子构成,它们本就不应该出现矛盾!