我们在探索宇宙的深邃奥秘上一直不遗余力,过往的成绩也颇为亮眼。人类所揭示的法则,对于星系、恒星乃至行星的种种运动,给出了充分而明确的解释。但随着研究的深入,我们发现,在更微观的尺度上,情况变得错综复杂,这是因为我们发现了一系列颠覆性的新规律,这些规律彻底改变了我们对宇宙的认知。
在鲜少人了解的微观世界里,一场世界观的革命正在上演。得益于那些奇异而又神奇的自然定律,我们得以重新解读这个世界,而这就是量子力学的神奇之处。
量子力学能够剖析原子以及更微小粒子的行径,这些粒子存在于星辰、行星之中,存在于岩石、建筑之内,甚至就在你我体内。尽管在日常生活中,我们可能对这些量子奇景视而不见,但它们无处不在,关键在于你是否懂得如何寻找。
微观世界的定律与我们日常所熟知的宏观世界相比,简直是天壤之别。一旦缩小视线到原子和粒子的级别,你便会发现这个秘密,而你的世界观也将因此彻底转变。
根据量子理论,世界在本质上就像一场赌博,每一刻都充满了偶然性。构成宇宙万物的原子和亚原子,似乎都由概率来主宰,而非必然性。这一理念强调,自然是建立在概率的基础之上,这与人们的直觉常常相悖,因此许多人一开始感到难以认同,其中包括爱因斯坦。
爱因斯坦对现实世界由概率决定这一点颇为怀疑,他并不接受量子理论。他曾表示:“上帝不掷骰子。”他并不认同事情可能发生也可能不发生这种说法。
尽管如此,其他科学家并不排斥这种概率性解释,因为他们发现,借助量子力学方程,能够精准预见原子及微小粒子群的活动。此外,量子理论还迅速催生了众多重要的发明创造,例如激光、晶体管、集成电路,以及对整个电子学领域的深远影响。
然而,尽管量子力学取得了如此多的成就,它仍显得颇为神秘。它推动了世间万物的演进,但我们仍旧无法回答爱因斯坦在上个世纪二三十年代提出的那些关于概率和测量,亦即观察的问题。
量子力学的奠基者之一波尔主张,测量能够彻底改变粒子的状态。他认为,在对粒子进行测量和观察之前,粒子的性质是完全不确定的。双缝实验便是这一观念的有力证明。
依据波尔的理论,测量粒子时,测量动作本身会迫使粒子放弃所有可能的存在状态,选择一个具体的位置,也就是你观测到的位置。正是这个测量动作使得粒子做出了这样的决定。
波尔认为,现实世界的本质就是模糊和不确定的。与此相对立,爱因斯坦坚信事物的确定性,他相信事物并非仅在被测量或观察时才存在,而是始终存在。爱因斯坦曾经说过:“我认为,无论我是否注视月亮,它一直都在那里。”量子理论无疑对我们的传统思维方式和对世界的认知发起了挑战,尽管我们已经取得了许多进展,但仍有许多未解之谜等待着我们去探索和解答!
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