量子力學的恐怖之處

正如物理學家費恩曼所說的:“我想我可以有把握地說,沒有人理解量子力學。”

量子力學的恐怖之處


想象一下,經過艱苦的一天工作後,你在回家的路上決定進酒吧逛逛。你點了杯冰鎮飲料又愜意地點了根菸,正當你準備吸一口香菸時,它突然消失了,而你疑惑地環顧四周,然而找不到任何蹤跡。而就在這時,你點的飲料到了,冰涼的飲料裡飄著冰塊,在炎熱的天氣裡喝一杯飲料實在是太完美了。而當你正想喝一口,杯子裡的冰塊竟然自己顫動起來,好像你在用力搖動杯子,但事實上你並沒有搖。你嚇得連忙把杯子放到桌子上,徑直往門口走去。當你試圖走出門時,發現牆上並沒有門,剛剛所謂的門只是牆上的畫。你環視其他顧客,發現他們竟然是直接穿牆進出的。

這樣的情節讓我們聯想到那個酒吧可能鬧鬼了。但是如果把這個酒吧縮小到小於原子的尺度,發生這樣的事就不再那麼奇怪了。事實上,上述這些看似超自然的事件在量子世界一直髮生著。

我們從小時候學過的實驗理論中都知道了光即是波又是粒子,但是科學家得出這個結論的過程是一個很有趣的故事,那就是雙縫干涉實驗(之前多次提到,不再多講)。

量子力學的恐怖之處


不過這個實驗引出了量子世界的下一個秘密,那就是不確定性原理。1927年德國物理學家沃納-海森堡提出的。這個不確定性原理認為我們不能確切地同時知道粒子的位置和運動狀態。我們越精確地測量粒子的速度,我們就越不知道它的具體位置,反之亦然。

還有一種量子把戲,就是著名的薛定諤的貓,相信很多人都有所瞭解。把一隻貓連同一個化學炸彈放進一個盒子裡,炸彈有50%的爆炸幾率,這也是貓的生存幾率。通常來說一段時間後,我們會知道貓的死活,然而量子力學告訴我們,貓既是死的也是活的,因為炸彈即可能爆炸也可能不會爆炸,這就是所謂的量子疊加。

所謂的疊加就是所有可能發生的事件的組合。在上述情況下就是貓是死是活都有50%的機會發生。在我們打開盒子那一刻,宇宙必須打破疊加狀態,並進行二選一,決定貓的生死。

這一原理同樣可以應用在波粒二象性上,我們再屏幕上看到的波形,其實是一個表示概率的圖形,波紋最強的區域,代表由粒子到達的概率最大,而最弱的區域概率最低。

粒子以波的形態傳播,這個形態也就是表示概率的光譜狀態,直到擊中屏幕的瞬間時宇宙法則不得不做出決定,確定粒子的位置。

量子力學的恐怖之處


同樣的事情也發生在圍繞原子核旋轉的電子上,準確的說電子並不是圍繞原子核旋轉,它沒有明確的位置,我們只能知道它可能出現在不同位置的概率。電子甚至可能出現在原子之外,只是這是極小的概率,甚至可能出現在宇宙中的任何其他地方,但相應的概率更小。打個比方,就像現實中你身在家裡,事實上你有可能出現在月球上,甚至是遙遠宇宙的某個角落,只是概率極低罷了!


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