原子99%是空的,由它构成的物体也是如此空旷。
问题来了:
地板99%是空的,人站在上面,为什么不会掉下去?
你的身体99%是空的,为什么不会一碰就散架?
物体内部结构如此空旷,为什么感觉它们却是那么坚实?
一个粒子什么会同时出现在两个地方?难道它有分身术?
量子力学为我们提供了一个理解的大自然模型。
这个模型完全可与牛顿的运动定律、麦克斯韦的电磁理论和爱因斯坦的相对论相媲美。
要真正了解大自然的本质,洞悉宇宙存在的物质基础,需要学习量子力学。
作者用时钟、鼓面、吉他等,直观形象地描述了微观量子世界的特征,让隐晦艰深的量子力学,变成了一个简单易懂的理论。
这是一本书专门为感兴趣的外行和文科生,解释量子物理学的相关问题而写的书。
人类被万有引力束缚在一颗小小的蓝色星球上,但从来没有放弃彩虹般美好的梦想:
跨越百亿光年的星际,与外星智慧生物即时通讯
研究出绝对不可能破译的密码
设计出几乎能够与人脑媲美的计算机
通过隐形传输技术,将地球人瞬间投送到其它宜居的星球
……
这些离谱得不着边际的幻想,有没有一点点科学依据呢?
有!
那就是量子纠缠原理。
量子纠缠,是粒子之间的连接,是宇宙的结构单元。
量子纠缠是最神奇的自然现象。在量子纠缠面前,人类的想象力根本不够用。
被称为“上帝的效应”的量子纠缠,是自然界中最奇特的效应,可在瞬间从宇宙的一端传到另一端。它将科学常识击得支离破碎,无法用通常的语言加以描述。
两个粒子一旦发生纠缠,当其中一个粒子被观测,另一个粒子瞬间便会感知,不管它们是近在咫尺,还是远在天边。
这太有悖于常理,以至于爱因斯坦都称它为“幽灵般的超距作用”。
爱因斯坦曾经以为,量子纠缠“破产”,必将导致整个量子力学大厦坍塌。然而,量子纠缠不仅在理论上没有破产,而且还在实际运用上取得一个又一个惊人的成果,距离商业运用越来越近。
今天的科学家已经将量子纠缠作为一种宝贵的物理资源来进行开发。量子加密通讯技术和量子计算技术已经取得一定的成果,量子优越性初步显现。
二十世纪,人类利用核裂变原理制造出原子弹和核电站,利用核聚变原理制造出氢弹,彻底改变了世界军事格局。如果利用核聚变原理制造出一个“小太阳”,世界能源格局也将彻底被改变。核裂变与核聚变无疑是一种宝贵的物理资源。
进入二十一世纪,量子纠缠作为一种物理资源,正在被人类开发利用。一旦量子加密通讯技术和量子计算技术成熟进入商用,必然会引发一场深刻的通讯革命和计算革命。通讯革命与计算革命,随即会引发智能革命。与核裂变核聚变引起的军事能源变革不同的是,这场变革与世界上所有的人都息息相关。
心中有什么,眼里就有什么。观察者眼中的世界,是观察者心智的投射。一个人的心智,决定了一个人的世界。了解一点前沿的量子物理知识,或许会改变你的心智和对待人生的方式。
宇宙万物为什么存在?
生命是否真的具有自由意识?
心灵感应是否与量子纠缠相关?
没有量子力学,很多生命现象就无法解释。比如:知更鸟长途迁徙时,如何通过微弱的地球磁场感知方向?小丑鱼如何找到回家之路?为什么在光合作用中,能量传递的效率那么高?
自从人类首颗量子实验卫星成果发射成功之后,“量子”便成了人们关心的热点话题。
量子通信真的可以超光速吗?
量子加密通讯,真的可以实现密码不可破解?
不确定性,究竟有多不确定?
为什么说不确定性是微观量子世界的内在禀性?
说不确定性是世界的根本性质,是否有些夸张?
宇宙是如何在在一次不确定的量子真空涨落事件中诞生的?
说保罗.狄拉克是怪杰,是因为他仅凭一个方程就发现了“正电子”的存在。
1931年,狄拉克在求解自由电子的动量和能量方程时,出现了正、负能量两种解。
面对这个奇异的问题,他做出假设:
如果宇宙中充满各种能态的电子,那首先该充满的应是负能态,因为这种能态的能量最低。
只有这种负能态充满了,才会有正能态电子的分布。
整个宇宙应当充满无数多的负能态电子,可以把它叫作“海洋”。
当处于正能态的电子从这一“海洋”里逃离出来时,“海洋”里就会留下一个“空穴”,所以海洋里也充满这种“空穴”。
既然跳出来的是电子,那留下的“空穴”就可能是一个尚未被发现的粒子,它应该与电子具有相同的质量,但它有正的电量,是电子正能态的一种镜像,即“反电子”。
他进一步预料,当正电子和负电子相遇时,会发生湮灭而产生光子。相反,一对光子的湮灭,会产生出一对正电子和负电子。
1932年,加州理工学院的安德森通过实验,发现了正电子的存在。紧接着不到4年的时间,就有大约4万多例实验反复证明了正电子的存在。安德森说:“只要你正视狄拉克理论的价值,只要你有较好的实验设备,几乎任何一个实验者,都可以每天看到正电子的存在。”
把“空穴”看成是具有实质性的东西,即便是专业的物理学家,都是难以接受的事。直到1933年,量子力学界终于承认了正电子的存在,承认了正电子和负电子可以成对地从真空中产生出来。
狄拉克的“空穴”负能态,表征着一种新的物理图像。
“空穴理论”的提出和被证实,可以推导出“物质是一种特殊的时空结构”的结论。
或许,“物质”和“时空”会因为“空穴理论”而走向高度统一。
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