“有這可能?”
1、 態疊加與坍縮
量子力學的第一個詭異現象叫做態疊加原理和坍縮。
為了解釋量子力學觀念,我先說說普通人的日常經驗。一般人認為客觀物體一定要有一個確定的空間位置,這種存在,是不以人的意誌為轉移的、是客觀的。比如說,我的女兒現在在客廳裏麵,或者說我的女兒現在不在客廳裏麵,兩者必居其一。
女兒可以既在又不在客廳裏嗎
但在量子力學裏就不一樣了。量子力學就像說你的女兒既在客廳又不在客廳,你要去看這個女兒在不在,你就實施了觀察的動作。你一觀察,這個女兒的存在狀態就坍縮了,她就從原來的,在客廳又不在客廳的疊加狀態,一下子變成在客廳或者不在客廳的唯一的狀態了。
所以量子力學怪就怪在這兒:你不觀察它,它就處於疊加態,也就是一個電子既在a點又不在a點。你一觀察,它這種疊加狀態就崩潰了,它就真的隻在a點或者真的隻在b點了,隻出現一個。
那有人就會說了:這是詭辯,你怎麽知道電子不觀察它的時候,它既在a點又不在a點呢
好,這就是量子力學發展過程中,很多實驗確證的事情,其中一個最著名最重要的實驗,就是幹涉實驗證實。
“好的,我會安排好一切的!”
電子同時在兩處。
電子在沒有觀測的時候,沒有確定的狀態。所以這件事是量子力學最詭異的事情。懂了這個,就懂了量子力學最詭異的東西,而且隨後我們就能來證明:量子力學離不開意識,意識是量子力學的基礎。
2、 單體的疊加態:薛定諤的貓
剛才說的是量子力學第一個詭異之點,現在我們來看看這個詭異之點往下推論,能夠推出什麽結果。最後結果會使大家認識到, 意識是量子力學的基礎,物質世界和意識不可分開。
這個實驗是量子力學的創始人薛定諤提出的,被稱為“薛定諤的貓”。
既死又活的疊加態貓
現在我來說薛定諤的實驗是什麽:把一隻貓放進一個封閉的盒子裏,然後把這個盒子接到一個裝置上,這個裝置包含一個原子核和一個毒氣設施。原子核有百分之五十的可能『性』發生衰變,衰變的時候就會發『射』出一個粒子來,這個粒子一發出來就會觸發毒氣設施,毒氣一觸發就會殺死這隻貓,就是說貓也處於這種既死又活的迭加狀態。這是他想象中的一個實驗。
這個問題一提出來,物理學家一個個都驚呆了,原來以為隻有微觀世界才有這種態疊加,就是狀態不確定,既處於這個狀態,又不處於這個狀態。現在宏觀世界也一樣了,貓不就是這樣嗎有一隻既死又活的貓。
這與我們的經驗嚴重違背。這個實驗實際上就是“女兒在客廳裏,女兒不在客廳裏”變了個樣子說出來。這個貓是死了還是活著既死又活是同時存在的,量子力學認為兩者同時存在。
那麽怎麽可能既死又活同時存在呢人不能想象這種狀態,於是大家就把這個實驗進一步討論下去。
“知道了,上校,”許韻之說:“我盡力吧,爭取做到最好!”
近距離伽馬暴可能滅絕任何比微生物更加複雜的生命形式。由此,兩位天文學家聲稱,隻有在大爆炸發生50億年之後,隻有在10%的星係當中,才有可能出現類似地球上這樣的複雜生命。
宇宙或許比先前人們想象的要更加孤單。兩位天體物理學家聲稱,在可觀測宇宙預計約1000億個星係當中,僅有十分之一能夠供養類似地球上這樣的複雜生命。而在其他任何地方,被稱為伽馬暴的恆星爆炸會經常『性』地清除任何比微生物更加複雜的生命形式。兩位科學家說,這些的爆炸還使得宇宙在大爆炸後數十億年的時間裏,無法演化出任何複雜的生命。
科學家一直在思考這樣一個問題,伽馬暴有沒有可能近距離擊中地球。這種現象是1967年被設計用來監測核武器試驗的人造衛星發現的,目前大約每天能夠檢測到一例。伽馬暴可以分為兩類。短伽馬暴持續時間不超過一兩秒鍾;它們很可能是兩顆中子星或者黑洞合二為一的時候發生的。長伽馬暴可以持續數十秒鍾,是大質量恆星耗盡燃料後坍縮爆炸時發生的。長伽馬暴比短伽馬暴更罕見,但釋放的能量要高大約100倍。長伽馬暴在短時間內發出的伽馬『射』線,可以比全宇宙都要明亮。
持續數秒的高能輻『射』本身,並不會消滅附近一顆行星上的生命。相反,如果伽馬暴距離足夠近,它產生的伽馬『射』線就有可能觸發一連串化學反應,摧毀這顆行星大氣中的臭氧層。沒有了這把保護傘,這顆行星的“太陽”發出的致命紫外線就將直『射』行星地表,長達數月甚至數年——足以導致一場大滅絕。
這樣的事件發生的可能『性』有多高?在即將發表在《物理評論快報》(physical review letters)上的一篇論文中,以『色』列希伯萊大學的理論天體物理學家斯維·皮蘭(tsvi piran)和西班牙巴塞羅納大學的理論天體物理學家保羅·希梅內斯(raul jimenez)探討了這一災難『性』的場景。
天體物理學家一度認為,伽馬暴在星係中氣體正迅速坍縮形成恆星的區域裏最為常見。但最近的數據顯示,實際情況要複雜許多:長伽馬暴主要發生在“金屬豐度”較低的恆星形成區域——所謂“金屬豐度”,是指比氫和氦更重的所有元素(天文學家所說的“金屬”)在物質原子中所占的比例。
利用我們銀河係中的平均金屬豐度和恆星的大致分布,皮蘭和希梅內斯估算了銀河係內兩類伽馬暴的發生幾率。他們發現,能量更高的長伽馬暴可以說是真正的殺手,地球在過去10億年間暴『露』在一場致命伽馬暴中的幾率約為50%。皮蘭指出,一些天體物理學家已經提出,可能正是伽馬暴導致了奧陶紀大滅絕——這場發生地45億年前的全球災變,消滅了地球上80%的生物物種。
接下來,這兩位科學家估算了銀河係不同區域內一顆行星被伽馬暴“炙烤”的情形。他們發現,由於銀河係中心恆星密度極高,距離銀心6500光年以內的行星在過去10億年間遭受致命伽馬暴襲擊的幾率高達95%以上。他們總結說,複雜生命通常隻可能生存於大型星係的外圍。(我們自己的太陽係距離銀心大約27萬光年。)
其他星係的情況更不樂觀。與銀河係相比,大多數星係都更小,金屬豐度也更低。因此,兩位科學家指出,90%的星係裏長伽馬暴都太多,導致生命無法持續。不僅如此,在大爆炸後大約50億年之內,所有星係都是如此,因此長伽馬暴會導致宇宙中不可能存在任何生命。
90%的星係都是不『毛』之地嗎?美國沃西本恩大學的物理學家布萊恩·托馬斯(brian thomas)評論道,這話說得可能有點太過。他指出,皮蘭和希梅內斯所說的伽馬『射』線照『射』確實會造成不小的破壞,但不太可能消滅所有的微生物。“細菌和低等生命當然有可能從這樣的事件中存活下來,”皮蘭承認,“但對於更複雜的生命來說,伽馬『射』線照『射』確實就像按下了重啟按鈕。你必須一切重頭開始。”
皮蘭說,他們的分析對於在其他行星上搜尋生命可能具有現實意義。幾十年來,seti研究所的科學家一直在用『射』電望遠鏡,搜尋遙遠恆星周圍的行星上可能存在的智慧生命發出的信號。不過,seti的科學家主要搜尋的都是銀河係中心的方向,因為那裏的恆星更加密集。而那裏正是伽馬『射』線導致智慧生命無法生存的區域。皮蘭說,“或許我們應該朝完全相反的方向去尋找。”
他索『性』朝她們走過去。他看到貞姐和安妮的表情都有點兒尷尬,心裏已經有數了,不覺笑了起來。
1915年,愛因斯坦提出的廣義相對論,認識到引力是一種非常特殊的相互作用。廣義相對論論證的一個重點就是,引力的本質是時空幾何在物質影響下的彎曲。1916年,愛因斯坦又在廣義相對論框架下發表論文,論證了引力的作用以波動的形式傳播。這就是引力波的由來。引力波最初隻是愛因斯坦的一個理論構想,來源於方程式的推導,而非真實的實驗觀察。
力的傳導是靠引力波,那麽引力波是什麽?
用最簡單的一句話來描述,引力波是“時空的漣漪”。
“傻站著幹嘛,”他笑道:“該吃飯啦,走吧!”
1、 態疊加與坍縮
量子力學的第一個詭異現象叫做態疊加原理和坍縮。
為了解釋量子力學觀念,我先說說普通人的日常經驗。一般人認為客觀物體一定要有一個確定的空間位置,這種存在,是不以人的意誌為轉移的、是客觀的。比如說,我的女兒現在在客廳裏麵,或者說我的女兒現在不在客廳裏麵,兩者必居其一。
女兒可以既在又不在客廳裏嗎
但在量子力學裏就不一樣了。量子力學就像說你的女兒既在客廳又不在客廳,你要去看這個女兒在不在,你就實施了觀察的動作。你一觀察,這個女兒的存在狀態就坍縮了,她就從原來的,在客廳又不在客廳的疊加狀態,一下子變成在客廳或者不在客廳的唯一的狀態了。
所以量子力學怪就怪在這兒:你不觀察它,它就處於疊加態,也就是一個電子既在a點又不在a點。你一觀察,它這種疊加狀態就崩潰了,它就真的隻在a點或者真的隻在b點了,隻出現一個。
那有人就會說了:這是詭辯,你怎麽知道電子不觀察它的時候,它既在a點又不在a點呢
好,這就是量子力學發展過程中,很多實驗確證的事情,其中一個最著名最重要的實驗,就是幹涉實驗證實。
“好的,我會安排好一切的!”
電子同時在兩處。
電子在沒有觀測的時候,沒有確定的狀態。所以這件事是量子力學最詭異的事情。懂了這個,就懂了量子力學最詭異的東西,而且隨後我們就能來證明:量子力學離不開意識,意識是量子力學的基礎。
2、 單體的疊加態:薛定諤的貓
剛才說的是量子力學第一個詭異之點,現在我們來看看這個詭異之點往下推論,能夠推出什麽結果。最後結果會使大家認識到, 意識是量子力學的基礎,物質世界和意識不可分開。
這個實驗是量子力學的創始人薛定諤提出的,被稱為“薛定諤的貓”。
既死又活的疊加態貓
現在我來說薛定諤的實驗是什麽:把一隻貓放進一個封閉的盒子裏,然後把這個盒子接到一個裝置上,這個裝置包含一個原子核和一個毒氣設施。原子核有百分之五十的可能『性』發生衰變,衰變的時候就會發『射』出一個粒子來,這個粒子一發出來就會觸發毒氣設施,毒氣一觸發就會殺死這隻貓,就是說貓也處於這種既死又活的迭加狀態。這是他想象中的一個實驗。
這個問題一提出來,物理學家一個個都驚呆了,原來以為隻有微觀世界才有這種態疊加,就是狀態不確定,既處於這個狀態,又不處於這個狀態。現在宏觀世界也一樣了,貓不就是這樣嗎有一隻既死又活的貓。
這與我們的經驗嚴重違背。這個實驗實際上就是“女兒在客廳裏,女兒不在客廳裏”變了個樣子說出來。這個貓是死了還是活著既死又活是同時存在的,量子力學認為兩者同時存在。
那麽怎麽可能既死又活同時存在呢人不能想象這種狀態,於是大家就把這個實驗進一步討論下去。
“知道了,上校,”許韻之說:“我盡力吧,爭取做到最好!”
近距離伽馬暴可能滅絕任何比微生物更加複雜的生命形式。由此,兩位天文學家聲稱,隻有在大爆炸發生50億年之後,隻有在10%的星係當中,才有可能出現類似地球上這樣的複雜生命。
宇宙或許比先前人們想象的要更加孤單。兩位天體物理學家聲稱,在可觀測宇宙預計約1000億個星係當中,僅有十分之一能夠供養類似地球上這樣的複雜生命。而在其他任何地方,被稱為伽馬暴的恆星爆炸會經常『性』地清除任何比微生物更加複雜的生命形式。兩位科學家說,這些的爆炸還使得宇宙在大爆炸後數十億年的時間裏,無法演化出任何複雜的生命。
科學家一直在思考這樣一個問題,伽馬暴有沒有可能近距離擊中地球。這種現象是1967年被設計用來監測核武器試驗的人造衛星發現的,目前大約每天能夠檢測到一例。伽馬暴可以分為兩類。短伽馬暴持續時間不超過一兩秒鍾;它們很可能是兩顆中子星或者黑洞合二為一的時候發生的。長伽馬暴可以持續數十秒鍾,是大質量恆星耗盡燃料後坍縮爆炸時發生的。長伽馬暴比短伽馬暴更罕見,但釋放的能量要高大約100倍。長伽馬暴在短時間內發出的伽馬『射』線,可以比全宇宙都要明亮。
持續數秒的高能輻『射』本身,並不會消滅附近一顆行星上的生命。相反,如果伽馬暴距離足夠近,它產生的伽馬『射』線就有可能觸發一連串化學反應,摧毀這顆行星大氣中的臭氧層。沒有了這把保護傘,這顆行星的“太陽”發出的致命紫外線就將直『射』行星地表,長達數月甚至數年——足以導致一場大滅絕。
這樣的事件發生的可能『性』有多高?在即將發表在《物理評論快報》(physical review letters)上的一篇論文中,以『色』列希伯萊大學的理論天體物理學家斯維·皮蘭(tsvi piran)和西班牙巴塞羅納大學的理論天體物理學家保羅·希梅內斯(raul jimenez)探討了這一災難『性』的場景。
天體物理學家一度認為,伽馬暴在星係中氣體正迅速坍縮形成恆星的區域裏最為常見。但最近的數據顯示,實際情況要複雜許多:長伽馬暴主要發生在“金屬豐度”較低的恆星形成區域——所謂“金屬豐度”,是指比氫和氦更重的所有元素(天文學家所說的“金屬”)在物質原子中所占的比例。
利用我們銀河係中的平均金屬豐度和恆星的大致分布,皮蘭和希梅內斯估算了銀河係內兩類伽馬暴的發生幾率。他們發現,能量更高的長伽馬暴可以說是真正的殺手,地球在過去10億年間暴『露』在一場致命伽馬暴中的幾率約為50%。皮蘭指出,一些天體物理學家已經提出,可能正是伽馬暴導致了奧陶紀大滅絕——這場發生地45億年前的全球災變,消滅了地球上80%的生物物種。
接下來,這兩位科學家估算了銀河係不同區域內一顆行星被伽馬暴“炙烤”的情形。他們發現,由於銀河係中心恆星密度極高,距離銀心6500光年以內的行星在過去10億年間遭受致命伽馬暴襲擊的幾率高達95%以上。他們總結說,複雜生命通常隻可能生存於大型星係的外圍。(我們自己的太陽係距離銀心大約27萬光年。)
其他星係的情況更不樂觀。與銀河係相比,大多數星係都更小,金屬豐度也更低。因此,兩位科學家指出,90%的星係裏長伽馬暴都太多,導致生命無法持續。不僅如此,在大爆炸後大約50億年之內,所有星係都是如此,因此長伽馬暴會導致宇宙中不可能存在任何生命。
90%的星係都是不『毛』之地嗎?美國沃西本恩大學的物理學家布萊恩·托馬斯(brian thomas)評論道,這話說得可能有點太過。他指出,皮蘭和希梅內斯所說的伽馬『射』線照『射』確實會造成不小的破壞,但不太可能消滅所有的微生物。“細菌和低等生命當然有可能從這樣的事件中存活下來,”皮蘭承認,“但對於更複雜的生命來說,伽馬『射』線照『射』確實就像按下了重啟按鈕。你必須一切重頭開始。”
皮蘭說,他們的分析對於在其他行星上搜尋生命可能具有現實意義。幾十年來,seti研究所的科學家一直在用『射』電望遠鏡,搜尋遙遠恆星周圍的行星上可能存在的智慧生命發出的信號。不過,seti的科學家主要搜尋的都是銀河係中心的方向,因為那裏的恆星更加密集。而那裏正是伽馬『射』線導致智慧生命無法生存的區域。皮蘭說,“或許我們應該朝完全相反的方向去尋找。”
他索『性』朝她們走過去。他看到貞姐和安妮的表情都有點兒尷尬,心裏已經有數了,不覺笑了起來。
1915年,愛因斯坦提出的廣義相對論,認識到引力是一種非常特殊的相互作用。廣義相對論論證的一個重點就是,引力的本質是時空幾何在物質影響下的彎曲。1916年,愛因斯坦又在廣義相對論框架下發表論文,論證了引力的作用以波動的形式傳播。這就是引力波的由來。引力波最初隻是愛因斯坦的一個理論構想,來源於方程式的推導,而非真實的實驗觀察。
力的傳導是靠引力波,那麽引力波是什麽?
用最簡單的一句話來描述,引力波是“時空的漣漪”。
“傻站著幹嘛,”他笑道:“該吃飯啦,走吧!”