神奇的量子现象(或许是量子世界最诡异的现象)

20世纪初,量子力学的横空出世,完全颠覆了人们对现实世界的认知。

量子力学之前,人们一直认为可以用大自然法则准确描述宇宙的运行规律,世界是有规律可循的。但是量子力学的出现,让所有人都哑口无言,不敢相信存在那样一个疯狂的量子世界。

神奇的量子现象(或许是量子世界最诡异的现象)(1)

在微观世界,一切都变得不确定,包括我们要测量的各种参数都是不确定的,这种不确定性与测量方法和仪器的准确性没有关系,是量子世界的内在秉性,也被称为“不确定性原理”,之前叫“测不准原理”,这个名字容易引起误会,并不太严谨。

在现实生活中,我们很容易找到某个东西的准确位置,东西就在那里,十分确定。比如说你此刻拿着手机正在看这篇文章,手机就在你手里,而不会在其他地方。

神奇的量子现象(或许是量子世界最诡异的现象)(2)

但是如果把手机缩小亿万倍,情况会怎么样呢?

缩小后的手机会变成微观粒子,而在微观世界,一切都变得大为不同,我们没有办法测量微观粒子的准确位置和具体速度,不是我们的科技水平低,而是大自然根本不允许我们那样做,无论如何我们都做不到。

量子世界还存在一个诡异的现象。现实生活中你朝墙壁扔一个弹力球,球就会反弹过来。但在量子世界,弹力球有一定几率直接穿墙而过,这就是“量子隧穿效应”。

神奇的量子现象(或许是量子世界最诡异的现象)(3)

这种现象在现实世界中无法让人接受,但在量子世界可以发生。为什么会这样?

量子力学的解释是这样的,微观粒子可以通过“赊借”的方式获取能量,直接突破障碍壁垒,然后把能量还回去,只要整个过程时间足够短,大自然根本不在乎!

在现实世界中,我们永远也不能让一个弹力球直接穿墙而过。但按照量子隧穿效应的诠释,弹力球穿墙而过是可以发生的,只不过几率非常非常低罢了。

因为包括我们在内的所有宏观物体都是由无数个微观粒子组成,既然单个粒子可以瞬间穿越到墙的另一边,那么所有粒子都穿越到墙的另一边也是可以发生的。

神奇的量子现象(或许是量子世界最诡异的现象)(4)

只不过对于宏观物体来讲,要想无数个微观粒子同时发生量子隧穿效应,难度实在太大了,几率低到几乎为零,以至于在现实中我们可以认为不可能发生!

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