量子力學的成功是否意味著我們看到的宇宙不是真實的?

Mondo 科學 更新 2024-02-23

關於森林中的一棵樹,有乙個古老的哲學問題,如果它倒下了,沒有人看到它,它會發出聲音嗎?

如果你問量子物理學家這個問題,他們可能會說,樹在被觀測到之前並不存在,所以聲音不存在,因為大量的實驗表明,微觀粒子的行為只取決於觀察者的存在,而波函式的坍縮只發生在它被觀測到的那一刻。

也就是說,在量子世界中,我們只能確定某物出現在乙個地方或另乙個地方的可能性,而不能確定它真正出現的位置,這個概念也一直困擾著愛因斯坦當時,他想:如果我不看月亮就不存在,那麼量子力學就太神秘了。

然而,後來的實驗證明,量子力學是反直覺的,用愛因斯坦的話說:上帝確實擲骰子,按照牛頓和愛因斯坦的想法,不管是飛機還是汽車,網球,鵝卵石,甚至是一粒塵埃,按照已知的物理定律**它們的未來狀態,即使我們掌握了整個宇宙中每乙個粒子的位置和動量, 然後我們就可以根據物理定律準確地**或每時每刻回顧宇宙的狀態。

物理學家發現,如果你試圖測量粒子的位置和動量,粒子的能量和壽命,兩個垂直方向的自旋,粒子的角位置和角動量,我們會發現我們無法得到確切的解決方案準確地說,我們可以知道這兩種性質,但這些性質的乘積不能小於乙個基本值,它與蒲朗克常數成正比,因此我們只能用概率來描述乙個微觀粒子在某個時刻可能出現的位置,整個物理學的精確度在量子力學中已經不復存在, 只留下一團概率。

然而,即使在今天,並非所有科學家都認為微觀粒子不能受到量子力學等元素的影響隱藏變數這個概念,就是說,在量子領域中還有一些我們還沒有發現的規律,也正是因為缺乏這些規律,我們才無法**微觀粒子的運動。

然而,就目前的情況而言,不確定性只存在於亞原子粒子的層面,而在我們接觸過的整個巨集觀世界中,甚至在天文學家觀測到的整個宇宙中,物理定律還是準確的,無論是牛頓的引力還是愛因斯坦的廣義相對論, 它們可以用來**天體。

然而,這種情況很奇怪,因為如果大**理論是正確的,那麼宇宙誕生於138年2億年前,時空、物質和所有的物理定律都是在那一刻誕生的,但今天的人類文明卻有兩套同時解釋宇宙的理論,一套是聚焦微觀量子力學,另一套是聚焦巨集觀廣義相對論,最重要的是它們還沒有統一起來。

比如量子力學認為引力是用引力子交換的,但廣義相對論認為引力是時空扭曲的產物,而目前科學家還沒有發現引力子,廣義相對論在引力方面無疑是成功的,但也正是因為如此,物理學家們只能將強弱電磁力統一成乙個理論, 對重力無能為力。

相對論和量子力學都不是宇宙的終極理論,也許在未來,隨著更高層次的對撞機的出現,我們將能夠在微觀世界中發現新的粒子和現象就像前面提到的隱藏變數一樣到時候,也許微觀和巨集觀可以用一種理論來解釋。

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