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愛因斯坦:沒人看它時月亮就不在那裡嗎?波爾如此回答!

作者:宇宙怪談

我們生活在一個确定的同時也是可預測的的現實世界。日常生活經驗告訴我們,現實中的一切現象都可以用科學進行描述,比如說樹木都會向上生長,行星的運動遵循一定的運動規律,我們的一舉一動都是有規律可循的。

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利用一定的大自然法則,我們可以預測一個事物在一秒的運動狀态,這就是我們再熟悉不過的四維時空,我們的現實世界是有規律可循的。

但是在另外一個世界,那裡的表現非正常律,完全不同于我們所在的宏觀世界。如果你來到那樣一個世界,會發現一切都如此詭異,你感覺自己一動沒動,就站在某個地方,但實際上你也有可能同時出現在另一個地方,你甚至可能無處不在。

那裡的一切都是模糊的,都是不确定的,你好像就在那裡,但随時又會出現在其他任何地方,就像一個“幽靈”一樣可能出現在任何地方。對于早就熟悉了宏觀世界的我們來講,如果來到那樣一個世界,肯定會瘋掉的!

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那個世界就是微觀世界,那裡的一切都與我們的日常生活經驗完全相悖,甚至連最基本的因果律都不存在了,也就是說,如果你想要去一個地方,可能在沒有出發之前就已經到達那裡了。

是不是很瘋狂?更瘋狂的是,如此詭異的事情每時每刻都在上演着。微觀世界裡的一切都是不确定的,不确定性是那裡的核心屬性,一切都隻能用機率去描述。

我們無法擷取任何微觀粒子的準确資訊,不能同時擷取微觀粒子确定的位置和速度資訊,因為粒子的位置不确定性與速度不确定性的乘積必須不小于一個常數,這就是不确定性原理。

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說白了,我們隻能測量出微觀粒子出現在某個位置的機率是多少,用機率波或者波函數描述微觀粒子的狀态。而且一旦我們對微觀粒子實施了任何觀測行為,粒子就會從不确定性坍縮為确定狀态,也就是我們通常所說的“波函數坍縮”。

也就是說,當我們不觀測微觀粒子時,它們無處不在。而當我們實施觀測的一瞬間,微觀粒子就從無處不在的狀态坍縮為唯一狀态,确定狀态。

愛因斯坦:沒人看它時月亮就不在那裡嗎?波爾如此回答!

如果這種詭異現象出現在我們所在的宏觀世界,肯定會讓我們瘋狂。愛因斯坦就曾經用宏觀世界的例子來質疑微觀世界的這種不确定性:不看月亮時,難道月亮就不在那裡嗎?

現實世界裡,我們當然知道不管看不看月亮,它就在那裡。但是如果月亮是在微觀世界,就不一樣了,我們不看月亮時,月亮還真的不在那裡。

愛因斯坦:沒人看它時月亮就不在那裡嗎?波爾如此回答!

對于愛因斯坦的這種質疑,哥本哈根學派的領軍人物波爾是這樣回答他的:不看月亮,你怎麼知道月亮就在那裡呢?

這裡的“看”當然不僅僅是指用眼睛去看,而是任何形式的觀測手段。波爾的回答雖然像是狡辯,但似乎無懈可擊。因為想要知道月亮是不是在那裡,就必須觀測。而如果不觀測,當然肯定不知道月亮是否在那裡。

當然,用月亮來描述微觀世界的詭異現象肯定會完全颠覆我們的認知。不過有一點是肯定的,微觀世界裡的一切真的是不确定的,這種模糊特點絕不是科學家們臆想出來的,而是真實存在的,著名的電子雙縫幹涉實驗就是最好的證明。

愛因斯坦:沒人看它時月亮就不在那裡嗎?波爾如此回答!

這個實驗在之前的科普文章裡已經說過很多次了,這裡就不再詳述了。總之就是,不确定性是微觀世界的固有屬性,那裡的一切都隻能有機率來描述,我們永遠不知道微觀粒子在下一刻會出現在哪個地方。

就好比此刻的你正坐在沙發上閱讀這篇科普文,但如果你在微觀世界,意味着你并不一定坐在沙發上,也有可能同時出現在月球上或者宇宙中其他任何地方。而當你的媽媽想知道你是不是在沙發上時,就會進行觀測,在觀測一瞬間,你的狀态發生了“坍縮”,從之前的不确定性坍縮為唯一的确定狀态,會看到你真的坐在沙發上。

愛因斯坦:沒人看它時月亮就不在那裡嗎?波爾如此回答!

不确定性是微觀世界的核心,微觀世界的很多詭異現象,其實都是不确定性的間接展現,比如說疊加态,量子糾纏,量子隧穿效應,量子漲落等等。

科學家們并不知道微觀世界為何擁有如此詭異的特性,隻知道那些詭異現象确實存在。雖然量子力學誕生至今已經擁有一百多年的曆史,但科學家們并不知道量子力學的底層邏輯到底是什麼。

這也是為什麼很多實體學家大佬們都紛紛感歎:如果你認為自己真弄懂了量子力學,恰恰說明你根本不了解量子力學到底是什麼。

不過,不管量子力學有多詭異,量子力學科技早就應用在我們日常生活中了。我們生活中離不開的手機,其中的晶片就包含了量子科技!