在人类科技发展的道路上,出现了很多伟大的物理学家,这些物理学家给人类的科技发展起到了非常重要的作用,比如说牛顿、爱因斯坦、哥白尼、伽利略、霍金、薛定谔等等,牛顿被称为是人类科学史上的鼻祖,他的出现给人类打开了宇宙的大门,让人类对宇宙有了基本的认识,牛顿不仅仅在天文领域做出了很大的贡献,在数学、力学等多个领域都有很大的影响力,爱因斯坦是在牛顿之后,又一位伟大的物理学家,爱因斯坦的出现给人类探索宇宙指明了方向,现在科学家探索宇宙基本上都是按照爱因斯坦的理论去探索的,在19世纪的时候,人类一直都认为我们已经解开了世界上左右的奥秘。
比如说在远低于光速的情况下,牛顿的理论能够解决所有机械运动的问题,电磁现象的规律被总结为麦克斯韦方程,光现象能够被波动定律完美解释,热现象被能够被热力学定律解释,看上去人类已经能够解开世界上所有的问题,但是在这个时候,科学家突然发现,这些理论只适用于宏观世界,一旦到了微观世界,这些理论就没用了,于是在19世纪,众多科学家一起建立了量子力学,量子力学是描述微观世界的理论,和相对论一起被认为是现代物理学的两大支柱,在量子力学中,有很多经典的物理实验,比如说薛定谔的猫、双缝干涉实验、量子纠缠等等,其中量子纠缠理论让很多科学家都无法相信。
量子纠缠是一种奇怪的量子力学现象,它指的是处于纠缠状态的两个量子,不论相隔多远的距离,都会存在一种关联,其中一个量子状态发生了改变,另一个量子的状态也会瞬间发生相应的改变,这种现象能够无视空间的限制,其实量子纠缠就类似于心灵感应,可能很多人都听说过一些双胞胎之间存在心灵感应,当两个人存在不同的城市中,其中一个人受了伤,另一个人也能够感应到,有很多科学家认为,心灵感应就是一种量子纠缠现象,著名的物理学家爱因斯坦第一次知道量子纠缠之后,都觉得不可思议,爱因斯坦将其称为“鬼魅般的超距作用”,认为它是错误的。
量子纠缠能够无视距离,有很多科学家认为是因为它们之间存在叠加态,如果两个粒子一开始具有某种共同的关系,那么即便两个粒子分开,其叠加态也是缠绕在一起的,而量子纠缠正是这种叠加态相互缠绕的体现,比如说,一个具有0自旋的粒子突然衰变了,变成了两个粒子,那么这两个粒子由于都是由同一个粒子衰变而来的,所以在最初状态就建立了联系,未来,不管这个两个粒子距离有多远,这种联系会一直存在,具体表现就是叠加态的相互缠绕,纠缠粒子之间的叠加态会超越空间和时间进行相互作用。那么什么是叠加态呢?叠加态原理是量子力学中一个基本的原理。
它说明了波函数的性质,如果ψ1是体系的一个本征态,对应的本征值为A1,ψ2也是体系的一个本征态,对应的本征值为A2,根据薛定谔方程的线性关系,ψ=C1ψ1+C2ψ2也是体系一个可能的存在状态。简单来说就是微观粒子可以同时位于两个甚至多个地点的状态,更加诡异的是,直到有人观察它的时候,叠加态才会坍缩成一个确定的状态,相信很多人看到这里都会觉得不可思议,其实大家不要大惊小怪,毕竟连科学家都感到惊讶,曾经著名的物理学家爱因斯坦说:如果量子力学是正确的,这个世界就有点疯狂,玻尔曾经说过:谁要不为量子理论感到震惊,那是因为他还不了解这个理论,费曼先生曾经说过:我想我可以相当有把握的说,没人能真的搞懂量子力学。
量子纠缠的可怕之处在于,它能够无视距离的存在,比如说我们将一个配对好的粒子放在宇宙的最南边,另一个粒子放在宇宙的最北边,只要我们影响宇宙最南边的粒子,那么最北边的粒子也能够受到影响,而这个影响的速度是瞬间完成的,为此科学家还专门做了实验,科学家将两个配对好的粒子放在相隔100多公里的地方,然后将配对好的第三个光子放在其中一个粒子中,科学家惊讶的发现,相隔100多公里的另一个粒子也出现了相同的光子,这说明量子纠缠是正确的,在去年10月4日的时候,2022年诺贝尔物理学奖颁发给了法国科学家阿兰.阿斯佩、美国科学家约翰.克劳泽和奥地利科学家安东.蔡林格。
以表彰他们在纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学方面所作出的贡献,虽然量子纠缠被科学家证明是对的,但是直到现在,有很多科学家对量子纠缠是否是一种真实的现象仍然存在分歧,毕竟这种现象已经超越了光速,光速是宇宙中最快的飞行速度,根据科学家的研究得出,光速大约是每秒30万公里,这个速度对于人类来说非常快,不过光速面对浩瀚的宇宙也显得非常慢,目前人类能够观测到的宇宙直径达到了930亿光年,而这并不是宇宙的全部范围,宇宙或许比我们想象的还要大,宇宙到底有多大?目前科学家也在积极的研究当中。
如果量子纠缠能够被应用于实践当中,那么对于人类探索宇宙奥秘来说,有很大的帮助,比如说我们能够利用量子纠缠技术探索黑洞内部的奥秘,黑洞是宇宙中最为神秘的天体,在很早的时候黑洞就被科学家提出来了,在1783年的时候,英国天文爱好者给当时著名的科学家卡尔迪许写了一封信,信中他认为宇宙中存在一种质量非常大的神秘天体,而且连光线都没有办法逃离它的表面,当时他把这种神秘的天体称为是暗星,后来在1916年的时候,爱因斯坦发表了广义相对论,广义相对论是建立在牛顿万有引力的基础上,在广义相对论中预言了一种神秘的天体。
当这个天体的质量达到了一定程度,那么光都没有办法逃离它的引力,后来德国物理学家卡尔史瓦西给了黑洞一个精准的解释,他认为大量的物质集中在一点时,就会使周围产生视界,一旦物体进入这个视界,就会被吸进去,最终科学家将这个神秘的天体称为是黑洞,关于黑洞的认知,目前科学家只知道它是大质量恒星死亡以后形成的,一般来说小质量的恒星死亡以后会变成白矮星,中等质量的恒星死亡以后会变成中子星,超大质量的恒星死亡以后会变成黑洞,黑洞能够吞噬一切物质,连光都无法逃离黑洞的引力。由于我们看不到黑洞内部的情况,所以科学家也不知道黑洞内部的结构是什么样子的。
如果说我们能够将两个纠缠状态的粒子,其中一个放在黑洞的内部,另一个放在地球上,我们可以通过观察地球上的粒子,来判断出黑洞的内部结构,现在科学家也在积极的研究当中,在2013年,由中国科学家潘建伟带领的团队就测试过量子纠缠的速度下限,在这篇名为《限制“远处的幽灵行动”的速度》论文中提到,量子纠缠的速度下限是光速的四个等级,这个实验意味着,起码在验证上面,量子纠缠至少是光速的1万倍左右,而这个数据只是保守估计,量子纠缠的极限速度到底是多少?目前科学家也无法测试出来,如果人类能够将量子纠缠技术运用在飞船上,那么人类能够到达宇宙任何一个角落。
到那时候,人类想要实现星际移民就简单多了,目前科学家已经在宇宙中发现了很多类似地球的行星,比如说开普勒452b,开普勒22b,开普勒452b被科学家称为是地球的孪生兄弟,这颗行星是科学家在2015年7月的时候被发现的,一开始科学家认为这只是一颗平平无奇的行星,但是后来经过科学家的深入研究发现,这颗行星和地球一样,也是围绕一颗恒星运动,而且它的位置处于恒星系的宜居地带,这说明这颗行星可能具备诞生生命的条件,通过科学家对这颗行星的探索发现,这颗行星公转一圈的时间大约是385天,我们的地球围绕太阳公转一圈的时间大约是365天。
相当于开普勒452b公转的时间比地球公转的时间多了20天左右,这种情况在宇宙中已经是非常罕见了,通过种种数据表明,这颗行星和地球的相似度高达百分之98,那么这颗行星上面有生命存在吗?由于这颗行星距离地球有1400光年左右,所以科学家只能够通过天文望远镜对它进行观测,天文望远镜能够观测到很远的距离,但是它只能够看到行星的大概位置,却看不到行星上面的具体情况,想要知道这颗行星上面到底有没有生命存在,最好的办法就是亲自登陆到这颗行星上面,这样才能够准确的判断出这颗行星上面是不是真的存在生命,但是以目前人类的飞行速度,想要飞到这颗行星上基本上是不可能的。
目前人类飞行最远的探测器是旅行者1号,它在太阳系已经飞行了46年的时间,但是到目前为止,它并没有完全飞出太阳系,科学家经过研究得出,如果按照旅行者1号探测器的飞行速度来看,想要完全飞出太阳系至少需要上万年的时间,而太阳系只是银河系中的一个小星系,现在人类连太阳系都没有办法飞出去,更别说飞到1400光年外的开普勒452b上面,所以人类害的继续努力,科学家认为,如果我们能够将量子纠缠技术运用到飞船上,那么我们飞到开普勒452b上面也只需要几秒钟的时间,这对于人类探索宇宙奥秘来说,有很大的帮助,现在科学家也在积极的研究量子纠缠的奥秘。
不过有很多科学家认为,人类永远无法将量子纠缠技术运用到飞船上,因为根据爱因斯坦的理论,任何有质量的物体都无法达到光速,更不可能超越光速,因为飞船一旦超越光速,那么飞船的质量就会变得无限大,在我们现有的物理学当中,根本不存在无限大的物质,而量子纠缠这种超光速现象并不存在传播介质,没有传播介质就证明:在量子纠缠的超光速作用中,并没有实在的物质发生了超光速运动,也无法承载信息和能量,所以并不违反相对论中的理论,在量子力学当中,量子纠缠只是其中一个诡异的现象,除了量子纠缠之外,科学家还发现了很多其它诡异的现象,现在科学家也在积极的研究量子力学的奥秘。
量子力学能够成为现代物理学的重要支撑,说明量子力学对于人类来说非常重要,只不过量子力学的奥秘远远不止我们看到的这些,未来随着人类科技的进步,说不定人类能够解开量子力学的奥秘,小编认为,人类目前对宇宙的认知还不够多,在宇宙中仍然存在很多我们不知道的秘密,不过人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的探索世界的奥秘,经过几千年的科技发展,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,未来随着人类科技的进步,说不定我们能够解开宇宙中全部的奥秘,希望这一天能够早日到来,对此,大家有什么想说的吗?
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