|
毫無疑問,我們生活在一個現(xiàn)實世界里,每天一睜眼,我們都能感知到真實存在的世界,周圍的一切都如此真實。 醒來之后你會看到自己的家人,然后你們一起吃飯,吃完后之后你去上班,孩子去上學(xué)。你會注意到其他家庭也大致如此,大家都在真實的現(xiàn)實世界里忙碌著。
等等,如果我告訴你,我們生活的所謂“現(xiàn)實”世界其實只是錯覺,你會作何感想? 對此,你可能會嗤之以鼻,對我的觀點根本不屑一顧:周圍的世界明顯真實存在,怎么可能是錯覺呢? 且不說我們的眼睛會欺騙我們,即使沒有欺騙我們,也不能否認我的觀點。為什么這樣說?一切都要從詭異的量子世界說起。 說到量子世界,就不得不提到光,光的本質(zhì)到底是什么?它是粒子還是波?
科學(xué)家們對光的研究已經(jīng)有上千年的歷史,但直到目前也沒有完全弄明白光到底是什么,目前的主流觀點認為,光具有波粒二象性,有人于是就會認為“光既是粒子又是波”,但其實這種詮釋是不嚴謹?shù)模彩遣痪唧w的,有點“和稀泥”的感覺。嚴格來講,沒有任何東西可以既是波又是粒子。 科學(xué)史上著名的雙縫干涉實驗確實表明光具有波粒二象性,但光體現(xiàn)出來的更本質(zhì)的東西其實是波,也就是說光就是波,而不是粒子,只不過光可以體現(xiàn)出粒子性,這并不能表明光是粒子。而且麥克斯韋的電磁理論也表明光其實就是電磁波。 但是,當科學(xué)家把光子換成電子再次做雙縫干涉實驗時,發(fā)現(xiàn)了更為詭異的現(xiàn)象,電子表現(xiàn)出來的特性竟然與光子一樣,如果沒有人告訴你光子換成了電子,你肯定仍然會認為那是光子表現(xiàn)出來的特性。
電子雙縫干涉實驗表明,單個電子可以同時穿過兩條狹縫,然后自己與自己發(fā)生干涉,產(chǎn)生干涉條紋。而當科學(xué)家安裝了探測器,試圖弄清楚單個電子到底是如何同時穿過兩條狹縫的時候,干涉條紋神奇消失了。 在人們的固有思維里,電子就是實實在在的粒子,就像一個玻璃球那樣,單個電子怎么可能同時穿過兩條狹縫呢? 更為詭異的是,只要一觀測,單個電子產(chǎn)生的干涉條紋就會消失,電子就會乖乖地穿過某一條狹縫,而不會同時穿過兩條狹縫。這讓科學(xué)家們很苦惱,因為這意味著要想知道單個電子到底是如何同時穿過兩條狹縫,就必須觀測,但只要以觀測,電子就只會從某一條狹縫穿過。
這個過程就被稱為“波函數(shù)”坍縮,從不確定性坍縮為確定性。 哥本哈根學(xué)派對此的解釋是這樣的,波函數(shù)坍縮的本質(zhì)是不確定性,這種特性是量子世界的本質(zhì),表明量子世界里面的一切都是不確定的,都是隨機的,只能用概率去描述,而觀測可以讓不確定性坍縮為確定性。 這種詮釋太具顛覆性了,很難讓人接受。用宏觀世界里面的事物來理解,就明白量子世界里面的不確定性的顛覆性到底有多強了。 一輪圓月高高地掛在天上,只要我們一抬頭就能看到它在那里。但如果我告訴你:月亮并不一定在那里,只是你看的時候,月亮才在那里,你不看的時候,月亮可能就不在那里,可能在任何地方。
你會不會認為我瘋了:明明月亮就在那里,怎么可能在其他任何地方呢? 我可以這樣反駁你:你不看月亮,怎么肯定月亮就在那里呢? 我的這種反駁看起來更像是“詭辯”,這也是哥本哈根學(xué)派反駁愛因斯坦質(zhì)疑時給出的答案。這種“詭辯”恰恰體現(xiàn)出了量子世界的詭異性:不觀測,微觀粒子無處不在,只要一觀測,微觀粒子就會坍縮為某一確定狀態(tài)。
這就意味著,無論如何我們都不可能知道“無處不在”到底是一個什么樣的狀態(tài),因為想要知道是什么狀態(tài),就必須觀測,而只要一觀測,“無處不在”的狀態(tài)就會發(fā)生坍縮,成為固定的某一個狀態(tài),也就是確定狀態(tài)。 隨著量子力學(xué)的發(fā)展,科學(xué)家們對量子力學(xué)的不確定性有了更多認知。微觀粒子的數(shù)量越多,發(fā)生波函數(shù)坍縮的可能性就會越大,而我們的觀測只是發(fā)現(xiàn)了坍縮后的結(jié)果而已,而且觀測不僅僅指“用眼睛看”,任何形式的直接間接探測行為都屬于觀測。
而且,當微觀粒子的質(zhì)量大于某個特定的值,就不能同時穿過擋板上的兩條狹縫。當然,這并不能說明微觀粒子的不確定性就消失了,而是這種不確定性在一定寬度的狹縫面前“消失”了。比如說,把電子擴大到一個真實的玻璃珠,玻璃珠當然不可能同時穿過兩條狹縫。 說了這么多,其實我就想說明一帶你:量子世界并不存在所謂的“現(xiàn)實”,因為那里的一切都是模糊的,無法確定的,不確定性才是那里的本質(zhì),那里的一切都只能用概率波去描述。
但是這里有一個問題:我們所在的宏觀世界就是由微觀粒子構(gòu)成的,而且所謂的“宏觀”與“微觀”本來也沒有明確的分界線,這就意味著量子世界與宏觀世界不應(yīng)該有兩套不同的大自然法則。 但事實表明,宏觀世界與微觀世界就是有兩套大自然法則,宏觀體現(xiàn)出確定,而微觀體現(xiàn)出不確定性。為什么會這樣?
物理學(xué)家德布羅意提出了著名的“物質(zhì)波”概念,認為萬物都有波動性,即便是宏觀物體也是如此,只不過由于宏觀物體質(zhì)量很大,具有波動性的波長非常短,于是就只能體現(xiàn)出粒子特性,也就是確定性。而微觀粒子的波長就很長,更容易體現(xiàn)出波動性。 這其實也暗示了量子場論的核心:萬物的本質(zhì)其實就是波,更嚴謹來講是“場”。宇宙萬物都是從最基本的場演化而來的,場受到激發(fā)就形成波,形成各種基本粒子,比如說電磁場受到激發(fā)會形成光子,電子場受到激發(fā)會形成電子。而場本身就具有能量,處于基態(tài)的場擁有最基本的能量。
說白了,微觀粒子其實就是“波包”,也可以理解為“能量包”,而你我只是“能量包”的集合體罷了! 如此看來,你還會認為我們每天看到的現(xiàn)實真的是“現(xiàn)實”嗎? |
|
|