量子世界到底有多诡异?我们已知的大自然法则在量子世界里几乎全部失效!是不是感觉到不可思议?

我们生活在宏观世界,但我们自身又是由微观粒子组成的,宏观世界和量子世界不应该显得如此格格不入,难道大自然有两套法则?

我们的生活在一个量子世界吗(量子世界与我们生活的宏观世界格格不入)(1)

量子世界的核心就是“不确定性”,那里的一切都是不确定的,如何理解“不确定性”?

举个例子,在现实世界,我们能很轻松地确定一个物体的具体位置,速度,并且可以根据现有条件,推测未来可能以何种状态存在。

比如说一辆小汽车,无论速度有多快,我们都可以在某个瞬间描述汽车的位置速度,并且根据现有的位置速度,可以推测出未来某个时间点汽车出现的位置。

但在量子世界,这一切都行不通,你永远无法同时描述出微观粒子的位置和速度(动量),粒子的位置越确定,速度就越不确定,两者之间存在着这样的关系(不确定性关系):

我们的生活在一个量子世界吗(量子世界与我们生活的宏观世界格格不入)(2)

更不可思议的是,一个粒子甚至可以同时出现在两个不同的地方,你敢相信吗?就好像宏观世界里的你可以同时出现在卧室和客厅一样!

我们的生活在一个量子世界吗(量子世界与我们生活的宏观世界格格不入)(3)

还有量子纠缠,处于纠缠中的两个粒子表现为整体性,无论它们相距多远都能瞬间感应到彼此,任何一方状态的改变,另外一方马上会做出相应改变,整个过程是瞬间完成的,速度远远超过光速,也被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”!

我们的生活在一个量子世界吗(量子世界与我们生活的宏观世界格格不入)(4)

其次就是量子隧穿效应。每个微观粒子都有自己的“能量势垒”(通俗理解就是最大能力值)。举个例子,用尽你所有能量,你只能跳过2米高的墙,那么“2米”就是你的“能量势垒”,你不可能跳过超过2米高的墙。

但是对于微观粒子就不一样了,只要时间足够短,粒子有一定几率打破“能量势垒”的束缚,直接穿过“能量势垒”的另一边。就好像我们想越过一座山,只能从山脚爬到山顶,然后从山顶下来到达另一边的山脚。但粒子就不一样了,它有机会直接从山脚穿越过去,到达另一边的山脚。

我们的生活在一个量子世界吗(量子世界与我们生活的宏观世界格格不入)(5)

更加诡异的是量子世界的“无中生有”,也就是“量子起伏”(量子泡沫)。强调并不存在所谓的“真空”,在普朗克尺度下(有意义的最小长度单位),“真空”中会随机衍生出一对虚粒子,然后瞬间湮灭。

微观粒子可以通过“赊借”的方式向真空赊借能量,然后把能量还给真空,只要整个过程时间足够短,一直可以上演这种量子起伏。实际上这表现出来的就是能量和时间的不确定性。

所谓的“真空”其实一点也不空,大自然好像非常厌恶真空一样,总是想尽办法让“真空不空”。而量子起伏,就好像是“沸腾的海洋”一样,让真空热闹非凡。

量子世界如此诡异,难怪物理学家们会表示:如果你认为自己了解量子力学,那恰恰说明你还没有了解量子力学。

实际上,没有任何人真正懂得量子力学。

但不可否认的是量子力学早已深入我们生活中的每个角落,比如说电脑和手机芯片,就离不开量子隧穿效应,可以说没有这个原理,芯片就无法正常工作。具体量子隧穿效应是如何影响芯片工作的,这里不详述了,有兴趣的可以自己搜索了解下。

总之,量子世界有太多奥秘等着我们一一揭开,大自然也不应该有两套完全不同的法则,因为微观和宏观本来就是相对概念,没有绝对的微观和宏观,宏观又是由微观组成的。

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