這是有史以來第一次,人類在科學實驗中正式遭遇「靈異事件」。


    116年前的12月12日,馬可尼收到橫跨大西洋、人類史上第一個無線電信號的那一天。


    似乎什麽都沒有改變。


    包括馬可尼自己,當時沒有人能夠想象,在接下來的一百多年,通信會把世界變成什麽樣子。


    2016年8月16日,世界第一顆量子通信衛星「墨子號」從酒泉發射的那一天。


    就像當年的馬可尼一樣,我們也無從想象,未來的量子計算與量子通信,終將帶來一個怎樣的魔法時代。


    絕對安全的信息傳輸?


    智商秒殺全人類的人工智能?


    瞬移、穿越不再是科幻?


    潘建偉教授的量子通信衛星上天了。


    5年後,人人都會用無法破解的加密網絡刷信用卡。你還覺得量子理論是象牙塔裏的黑科技,和你的生活毫無關係?


    讓我們先從神秘的量子理論開始,解密量子通信。


    這注定是一場不可思議的旅程。


    如果你完全不懂量子力學,請放心大膽地往下看,我保證不用任何公式就能讓你秒懂,連1+1=2的幼兒園數學基礎都不需要。


    如果你自以為懂量子力學,請放心大膽地往下看,我保證你看完會仰天長歎:什麽是量子力學啊?


    正如量子力學大師費曼所說:沒有人懂量子力學。如果你覺得懂了,那肯定不是真懂。


    在燒腦、反直覺和毀人三觀方麵,沒有任何學科能夠和量子力學相比。如果把理工男最愛的大學比作霍格沃茲魔法學校,那麽唯一和量子力學專業相提並論的,隻能是黑魔法。


    然而,量子理論之所以如此神秘,並不是因為物理學家的故弄玄虛。其實,在量子理論剛誕生的搖籃時期,它隻是一門人畜無害的學科,專門研究電子、光子之類小玩意兒。


    而「量子」這個現在看來很厲害的名字,本意不過是指微觀世界中「一份一份」的不連續能量。


    這一切,都源於一次物理學的靈異事件。百年戰爭


    20世紀初,物理學家開始重點糾結一個糾結了上百年的問題:光,到底是波還是粒子?


    所謂粒子,可以想象成一顆光滑的小球球。


    每當你打開手電,無數光子就像出膛的炮彈一樣,筆直地射向遠方。


    很多著名科學家(牛頓、愛因斯坦、普朗克)做了很多權威的實驗,確鑿無疑地證明了光是一種粒子。


    所謂波,就像往河裏扔塊石頭,產生的水波紋一樣。


    如果把光看作是一種波,可以完美解釋幹涉、衍射、偏振等經典光學現象。


    很多著名科學家(惠更斯、楊、麥克斯韋、赫茲)做了很多權威的實驗,確鑿無疑地證明了光是一種波,電磁波。


    可問題是,波和粒子畢竟是兩種截然不同的東西啊!粒子可分成一個一個的最小單位,單個粒子不可再分;波是連續的能量分布,無所謂「一個波」或者「兩個波」;粒子是直線前進的,波卻能同時向四麵八方發射;粒子可以靜止在一個固定的位置上,波必須動態地在整個空間傳播。


    波與粒子之間,存在著不可調和的矛盾。


    於是自古以來,塞伯坦星上的科學家就分成兩派:波派和粒派,兩派之間勢均力敵的百年撕逼戰爭從未分出勝負。


    很多人問我:科學家為什麽要為這種事情勢不兩立,大家擱置爭議、共同研究不就得了。


    為了一個字:


    信仰!千麵之神


    且問你:《權力的遊戲》中,信奉七神的維斯特洛人民,為何要與信奉舊神的關外野人拚個你死我活?


    自古以來,人們為了信仰爭端大開殺戒,早已不足為奇。


    唯一的和諧社會可能是古希臘:他們的神多達百八十號,有管天上、有管地下,各路神仙各司其職,倒也井水不犯河水。


    人稱:希臘眾神。


    要命的是,科學家們信仰的神隻有一個,而且是放之宇宙而皆準的全能大神。這位神祇的名字,叫作真理。


    大到宇宙的誕生,小到原子的運轉,科學家們相信,這個世界的萬事萬物都是基於同一個規律,可以用同一個理論,甚至同一套方程解釋一切。比如,讓蘋果掉下來把牛頓砸暈的是萬有引力,讓月亮懸在空中掉不下來的也是萬有引力。用同一個方程,既能算出地球的質量,也能讓馬斯克的獵鷹九號火箭上天,這就是科學的威力。


    想要一個宇宙、兩種規律?


    對不起兄弟,別在科學界混了,您可以去跳個槽,比如競選總統。


    當然,科學家們沒有誰敢自稱是真理的代言人,就連牛頓謙虛起來都是這樣的:「我隻是一個在海灘上撿貝殼的孩子,而真理的大海,我還沒有發現啊!」


    就算是撿貝殼,撿的多了,說不定拚到一起就能窺見真理之神的全貌呢!


    整個科學史,就像一個集卡拚圖的過程。做實驗的科學家們每發現一個科學現象,搞理論的科學家們就絞盡腦汁推測它背後的運行規律。不同領域的大牛把各方麵的知識、理論慢慢拚到一起,真理的圖像就漸漸清晰。


    在20世紀初,光學的知識儲備和數學理論越來越完善。大家逐漸覺得,這一塊的真相總算有希望拚出來了——結果卻發現,波派和粒派的理論早已背道而馳,還各自越走越遠。這就好比你集了一輩子卡片,自以為拚得差不多了。這時突然發現,你拚出的圖案居然和別人是不一樣的,而且差的不是一點點!


    是不是有種把對方連人帶圖都砸爛的衝動?


    當時波派和粒派都堅信,自己手上的拚圖,才是唯一正確的版本。


    雙方僵持不下直到1924年,終於有人大徹大悟:波or粒,為什麽光不能兩者都是呢?


    也許在某些時候,粒子看起來就像是波;在另一些時候,波看起來就像是粒子。波和粒如同陰陽一般相生相克,就像一枚硬幣的正反兩麵(波粒二象性),隻不過我們一直以來都在盲人摸象、各執一詞。


    真理確實隻有一個,但是真理的表現形式,會不會存在著多個版本?


    難道真理就是那個千麵之神,用千變萬化的麵目欺騙了我們如此之久?靈異的實驗


    究竟是波,是粒,還是波粒二象,大家決定,用一個簡單的實驗來做個了斷:


    雙縫,顧名思義,就是在一塊隔板上開兩條縫。


    用一個發射光子的機槍對著雙縫掃射,從縫中漏過去的光子,打在縫後麵的屏上,就會留下一個光斑。(等效於1961年電子雙縫幹涉實驗)


    在實驗之前,科學家的推測如下:


    第一種可能


    如果光子是純粒子,那麽屏幕留下兩道杠。


    光子像機槍發射的子彈一樣筆直地從縫中穿過,那麽屏幕上留下的一定是2道杠,因為其他角度的光子都被板擋住了。


    第二種可能


    如果光子是純波,那麽屏幕上會留下斑馬線般的一道道條紋。


    光子穿過縫時,會形成2個波源。兩道波各自震蕩交匯(幹涉),波峰與波峰之間強度疊加,波峰與波穀之間正反抵消,最終屏幕上會出現一道道複雜唯美的斑馬線(幹涉條紋)。


    第三種可能


    如果光子是波粒二象,那麽屏幕圖案應該是以上兩種圖形的雜交混合體。


    總之,


    兩道杠=粒派勝;


    斑馬線=波派勝;


    四不像=平局。


    是波是粒還是二合一,看屏幕結果一目了然,無論實驗結果如何,都在我們的預料之中。


    第一次實驗:把光子發射機對準雙縫發射。


    結果:標準的斑馬線。


    根據之前的分析,這證明光子是純波。ok,實驗結束,大家回家洗洗睡吧。


    粒派不服:我明明知道光子是一個一個的粒子!


    這樣,我們再做一次實驗,把光子一個一個地發射出去,看會怎麽樣,一定會變成兩道杠的!


    第二次實驗:把光子機槍切換到點射模式,保證每次隻發射一個光子。


    結果:斑馬線,竟然還是斑馬線,怎麽可能?我們明明是一、個、一、個把光子發射出去的啊!


    最令人震驚的是,一開始光子數量較少時,屏幕上的光點看上去一片雜亂無章,隨著積少成多,漸漸顯出了斑馬線條紋!


    光子要真的是波,那粒派也不得不服。


    問題是:根據波動理論,斑馬線來源於雙縫產生的兩個波源之間的幹涉疊加;而單個光子要麽穿過左縫、要麽穿過右縫,穿過一條縫的光子到底是在和誰發生幹涉?


    難道……光子在穿過雙縫時分裂成了兩個?一個光子分裂成左半光子和右半光子,自己的左手和右手發生了關係?事情好像越來越複雜了。幹脆一不做二不休,我們倒要看看,光子究竟是怎樣穿過縫的。


    第三次實驗:在屏幕前加裝兩個攝像頭,一邊一個左右排開。哪邊的攝像頭看到光子,就說明光子穿過了哪條縫。同樣,還是點射模式發射光子。


    結果:每次不是左邊的攝像頭看到一個光子,就是右邊看到一個。一個就是一個,從來沒有發現哪個光子分裂成半個的情況。


    大家都鬆了一口氣。光子確實是一個個粒子,然而在穿過雙縫時,不知怎麽就會變形成兩道波同時穿過,形成幹涉條紋。


    雖然詭異了些,不過據說這就是波粒二象性了,具體細節以後再研究吧,這個實驗做得人都要精分了。


    然而,就在這時,真正詭異的事情發生了……


    人們這才發現,屏幕上的圖案,不知什麽時候,悄悄變成了兩道杠!


    沒用攝像頭看,結果總是斑馬線,光子是波;


    用攝像頭看了,結果就成了兩道杠,光子變成了粒子。


    實驗結果取決於看沒看攝像頭?


    這不科學啊,做物理實驗竟然見鬼了啊!


    一個貌似簡單的小實驗做到這份上,波和粒子什麽的已經不重要了,重要的是現在全世界的科學家都懵逼了。


    這是有史以來第一次,人類在科學實驗中正式遭遇靈異事件。觀察者魔咒


    你還沒看出靈異在哪裏?


    好吧,請先看懂下麵這個例子:


    電視裏正在直播足球比賽,一個球員起腳射門——


    「哢」暫停,你預測一下這個球會不會進?


    在球迷看來:球進還是不進,和射手是不是c羅、梅西有關,和對方門將的狀態有關,和裁判收沒收錢說不定還有關。


    在科學家看來:有關的東西更多,比如球的受力、速度和方向,距離球門的距離,甚至草皮的摩擦力、球迷吼聲的分貝數等等。


    不過,隻要把這些因素事無巨細地考慮到方程裏計算,完全可以精確預測三秒後球的狀態。但無論是誰,大家都公認的是,球進與不進,至少和一件事情是絕對無關的:


    你家的電視。


    無論你用什麽品牌的電視,無論電視的屏幕大小、清晰度高低、質量好壞,無論你看球時是在喝啤酒還是啃炸雞,當然更無論你看不看電視直播——該進的球還是會進,該不進就是不進,哪怕你氣得把電視機砸了都沒用。


    你是不是覺得,上麵說的全都是廢話?那麽,仔細聽好:


    雙縫幹涉的第三次實驗證明了,在其他條件完全相同的情況下,球進還是不進,直接取決於在射門的一瞬間,你看還是不看電視!


    看還是不看,這是一個問題!


    光子從發射器射向雙縫,就好比足球射向球門;用攝像頭觀測光子是否進縫、怎麽個進法,就好比用電視機看進球。


    第三次實驗與第二次的唯一區別,就是實驗3開了攝像頭觀察光子(看電視),實驗2沒放攝像頭(不看電視)——兩次實驗的結局竟截然不同。


    這,就是觀察者的魔咒。


    難道說,不看光子它就是波,看一眼,它就瞬間變成粒子?


    難道說,「光子是什麽」這一客觀事實,是由我們的觀察(放不放攝像頭)決定的?


    難道說,對事物的觀察方式,能夠改變事物本身?三觀崩塌


    在所有人懵逼的時候,還是有極少數聰明人,勇敢地提出了新的理論:光子,其實是一種智能極高的外星ai機器人。


    之所以觀察會導致實驗結果不同,是因為光子在你做實驗之前就悄悄偵查過了,如果發現有攝像頭,它就變成粒子形態;如果發現是屏幕,就變成波的形態。


    這個理論讓我想起了傳說中的:


    難道機器人阿童木真的存在?(「阿童木」是日語「アトム」的發音直譯,詞語源自英語「atom」,意即「原子」)


    這種扯淡理論居然沒被口水噴死,還要做實驗去驗證它,可見科學家們已經集體懵逼到了什麽地步。


    第四次實驗:


    事先,隻有屏幕沒有攝像頭;


    我們算好光子穿過縫的時機,等它穿過之後,再以迅雷不及掩耳之勢加上攝像頭。(等效於1978年惠勒延遲選擇實驗)


    結果是啥?


    無論加攝像頭的速度有多快,隻要最終加上了攝像頭,屏幕上一定是兩道杠;反過來,如果一開始有攝像頭,哪怕在最後一刻秒秒鍾撤掉,屏幕上一定是斑馬線。


    回到看球賽的那個例子,就好比:我先閉上眼睛不看電視,等球員完成射門、球飛出去3秒鍾後,我突然睜開眼睛,球一定不進,百試百靈。


    在你衝出門去買足彩之前,我先悄悄提醒你:這種魔咒般的黑科技,目前隻能對微觀世界的基本粒子起作用。要用意念控製足球這樣的大家夥,量子還做不到啊!


    請注意,加不加攝像頭,是在光子已經穿過雙縫之後再決定的。不管光子在穿縫的時候變成什麽形態,過了縫應該就定型了。


    既然光子的狀態在加攝像頭之前就定型了,為什麽實驗結果還是能在最後一刻發生變化?


    難道說,在之後做出的人為選擇(未來),能夠改變之前已經發生的事實(曆史)?


    而且,加攝像頭的速度,可以做到非常快(40納秒)。就算光子真的是個狡猾的微型變形金剛,當它變成波的形態穿過雙縫,在最後一刻卻發現麵前是一個攝像頭時,它也來不及再次變身了吧?


    「主觀決定客觀」「未來改變曆史」「外星人其實是無處不在的光子」……


    好端端一個實驗弄得謠言四起,物理學家們紛紛感到幾百年來苦心經營的科學體係正在崩塌。


    與之一起崩塌的,還有全人類的三觀。


    量子魔法時代的大幕,正在徐徐拉開。


    為了一隻貓的死活,100年前的天才哲學家,學曆最高的足球運動員,撩妹無數的量子力學教授……他們都在糾結個啥?


    另一些人,卻恰恰相反——他們做任何事,都是為了糾結,下麵我要說的,就是另一些人的故事。學曆最高運動員


    1908年夏天。


    丹麥,哥本哈根。


    一名足球運動員正在思考自己的前程。


    23歲,是時候做個決定了。比自己小兩歲的弟弟,已經成為國奧隊的中場核心。在剛剛結束的倫敦奧運會上,哈那德·玻爾率丹麥隊17:1血洗法國隊,斬獲銀牌創造「丹麥童話」,一夜之間成為家喻戶曉的球星。


    而我,作為丹麥最強俱樂部——哥本哈根ab隊的主力門將,居然從未入選國家隊,這簡直是一種恥辱。


    國家隊大名單裏怎能沒有我?


    教練說我什麽都好,唯一的弱點是喜歡思考人生。


    上次和德國米特韋達隊踢友誼賽,對手竟敢趁我在門框上寫數學公式的時候,用一腳遠射偷襲,打斷我的思路!最後一刻不還是被我的閃電撲救解圍,要是後衛早點上去堵槍眼,那場球踢完就可以交作業了。


    是成為世界最偉大的門將,還是成為世界最偉大的物理學家,這是一個問題,我需要糾結一下。


    第一章裏我們講到,100多年前,為了搞清光子究竟是波還是粒子,科學家們被一個貌似簡單的「雙縫幹涉」實驗弄到集體「精分」。


    這個實驗明白無誤地說明,uu看書 w.knshu.om 光子既可以是波,也可以是粒子。


    至於它到底是什麽,取決於你的觀測姿勢。


    裝攝像頭觀測光子的位置,它就變成粒子;不裝攝像頭,它就是波!


    我們曾經天真地以為,無論用什麽樣的姿勢看電視直播,都不可能影響球賽結果,可是在微觀世界中,這個天經地義的常識好像並不成立,這就是那麽多高智商理工男懵逼的原因。


    但是在玻爾看來,將宏觀世界的經驗常識套用到微觀世界的科學研究上,純屬自尋煩惱。


    通過常識,我們可以理解一個光滑小球的物理屬性;但是憑什麽斷定,組成這個小球的萬億億億個原子,也一定有著和小球完全相同的屬性?


    憑什麽在微觀世界中,原子、電子、光子,一定要遵循和宏觀世界同樣的物理法則?


    一般人糾結的問題無非是:量子世界的物理法則為什麽這麽奇怪啊……


    隻有天才,能夠直截了當問出關鍵問題:這些法則是什麽?


    嚴格來說,量子理論是一群人,而不是一個人創立的。但是如果一定要選出一個「量子力學代言人」的話,我覺得非玻爾莫屬,因為當別人糾結的時候,他第一個想通了。


    通過前麵那些燒腦的實驗,玻爾總結了量子世界的三大基本原則:


    在量子世界,一切事物可以同時處於不同的狀態(疊加態),各種可能性並存。比如,在雙縫幹涉實驗中,一個光子可以同時處在左縫和右縫。這種人類無法想象的疊加態,才是最普通不過的本質形態;而在我們看來「正常」的非黑即白,才是一種特例。

章節目錄

閱讀記錄

三國之我能聯係死人所有內容均來自互聯網,鉛筆小說網隻為原作者雞蛋炒西瓜的小說進行宣傳。歡迎各位書友支持雞蛋炒西瓜並收藏三國之我能聯係死人最新章節