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所有可能,都已发生--扯一点量子力学

2015-03-25  本文已影响311人  诗与星空

如果说迈克尔逊-莫雷实验是打开相对论的钥匙,那么,双缝干涉实验就是进入量子力学的一道门了。这个实验证实了光的波动性,同时也把牛顿爵士的传统物理学大厦彻底刨坑埋了。

牛顿生性自负,而且品德还不太好。牛顿曾与胡克有恩怨,胡克是牛顿同时代绝不亚于牛顿的伟大科学家,他最先在给牛顿的信中提出引力与距离平方成反比。在牛顿写下万有引力公式的时候胡克建议在序言里提一下自己的名字,被牛顿拒绝,后来牛顿就此事接受采访的时候说:如果说我看得比别人更远些,那是因为我站在巨人的肩膀上。而众所周知,胡克是个矮挫子。很显然这句话是牛顿用来嘲讽胡克的,居然被天朝的学校挂在教室或者走廊里。

牛顿在与胡克的斗争中,最经典的一战当属光的波粒性的大战,在牛顿的压制下,光的波动性的正名被推迟了一百年,在胡克死后,牛顿甚至烧毁了胡克的所有研究资料并解散了他的研究团队和图书室。

1801年,托马斯杨用双缝实验证实了光的波动性,从此,量子力学的魔盒打开了,物理学家们进入了一个无法自拔的妖孽丛生的地方。

这个实验很简单,读过高中的都在物理课上见过。这个实验看似简单,却揭露了这个世界的本质。从时光机到平行世界,从宇宙的奇点到时空的终点,莫不蕴藏于此。美国物理学家,诺贝尔物理学奖获得者费曼曾说过,在双缝衍射现象中包括了量子力学唯一的奥秘。

常言道,眼见为实。但是,你看到的一定是真实的么?看一下可见光谱就会发现,人眼能够看到的世界,微乎其微,在宇宙中,即便是睁开双眼,我们也和瞎子无异。对于人类来说,所谓世界,不过是物体反射的光子进入眼里的幻象,我们看到的,根本不是真实的世界。如果我们要观察的对象,是光子本身呢?

在微观领域,我们如何“看到”这个世界?必须动用仪器来观测,只要观测,就要改变微观粒子的状态。双缝实验告诉我们,你无法同时确定光子的位置和速度,这也就是量子力学的最基本原理:不确定性原理,也叫测不准原理。

随着量子力学的发展,传统的物理学大厦分崩离析,甚至连相对论都在普朗克尺度失效。当然,天朝不怎么宣传量子力学是很正常的,这个学科集结了大量的哲学、神学、迷信、民科患者,他们兴奋的在量子力学的世界找到了自己的未来。

费曼用路径求和来解释普朗克尺度的量子涨落,我们的面前其实是一片概率云,只有当我们观察的时候,真实的事件才是有意义的,如果没有观察者,这个宇宙都是不存在的。费曼曾笑言,宇宙中只有一个电子,它随机出现在任何地方。

1979年,惠勒在双缝实验的基础上,设计了一个更为复杂却让人胆战心惊的实验,就是著名的惠勒延迟实验。实验原理很简单,就是在光子行进的途中增加反射镜,再从远方反射回来,从而延长它们抵达的时间,如果我们不在终点处插入半反射镜,光子就沿着某一条道路而来,反之它就同时经过两条道路。现在的问题是,是不是要在终点处插入半透镜,这可以在光子实际通过了第一块反射镜,已经快要到达终点时才决定。我们可以在事情发生后再来决定它应该怎样发生!惠勒后来引玻尔的话说,“任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象”。这个实验后来在实验室得到证实,这说明,宇宙的历史,在其实际发生后才由观察决定是怎样被发生的!科学家们称之为“可择历史”。

有人说,历史选择了我们,物理学家们笑了。

为了解释为什么光子有主观能动性去选择它的路径,一批胆大妄为的科学家抛出了“平行宇宙”的概念。其实费曼的路径求和就已经暗示了这种观点,他们认为,事实上,光子已经走了所有可能的路径,只是,其余的路径,其余的历史,不在同一个宇宙。

爱因斯坦强烈抵制这种观点,他认为为了解决薛定谔的猫,设计出无穷无尽的宇宙来,太不划算了。但是随着物理学家们深入的研究,发现这个代价蛮大的理论,能完美的解决太多问题。

也就是说:所有可能,都已发生

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