原來愛因斯坦真的錯了,諾獎證明,他口中的「量子幽靈」並非虛妄

夢醒錦官城 發佈 2022-10-05T13:51:07.847430+00:00

今年的諾貝爾物理學頒獎極具意義,甚至可以說是里程碑式的,它證實了愛因斯坦理論中的部分錯誤,人類科技文明前行的方向再一次迎來曙光。本文儘量通俗易懂地介紹一下本次物理獎的重要作用和意義。第一、量子世界是一個處處違背常識的世界在展開本文之前,我們首先要對量子世界有一個基本的認識。

今年的諾貝爾物理學頒獎極具意義,甚至可以說是里程碑式的,它證實了愛因斯坦理論中的部分錯誤,人類科技文明前行的方向再一次迎來曙光。

本文儘量通俗易懂地介紹一下本次物理獎的重要作用和意義。

第一、量子世界是一個處處違背常識的世界

在展開本文之前,我們首先要對量子世界有一個基本的認識。

坦白說,量子理論是比較難以理解的,為什麼呢?因為在量子世界裡,到處都是違背人們基本常識的存在。

為方便各位理解,舉一個有趣的例子。

在宏觀世界裡,如果我們所有人都閉上眼睛,然後有一隻貓來到我們面前,此時我們睜開眼看到了這隻貓,發現它是一隻活貓,那麼很顯然之前我們閉眼的時候它也是活著的。

但如果將這隻貓放在量子世界的規則下去觀測,那它的死活就不一定了



在量子世界裡,同樣是一隻貓擺在我們眼前,當我們閉上眼睛沒有看到它時,它的生死是隨機的,有可能活著,也有可能死了,這就是著名的「薛丁格的貓」理論——一隻貓可以同時既是活的又是死的

貓的這種離奇狀態,在量子力學中有一個專門的詞來形容——量子疊加態

那麼問題來了,現在我們是閉著眼睛看不見貓,所以它「既死又活」,如果我們睜開眼睛真正看到了它,那麼它究竟是死是活呢?

答案有可能是死的,也有可能是活的,死活的概率各一半

各位不要覺得我在講玄學,量子世界中的物理規則就是這樣的奇特。這隻貓的死活不取決於它之前是生是死,而是取決於我們睜開眼時那一瞬間所看到的它的狀態



換句話說,這隻貓沒被看到以前它的生死是隨機的,要等到我們睜開眼睛看它一眼,才能決定它的生死,這個從不確定到確定的過程,在量子力學中被稱為「量子疊加態的坍塌」

據現代物理學研究,疊加態是量子體現出的兩大物理現象之一,而另一個,正是「糾纏態」

第二、量子糾纏里的「幽靈」

量子糾纏是量子世界中,一個至今也無法解釋的現象。

還是用貓來舉例說明。

假如有兩隻貓在量子世界中身處不同的位置,二者相距10光年,現在我們運氣好找到了其中一隻,姑且稱之為貓甲。

根據前文所述量子疊加態的原理,在沒看到貓甲之前我們只知道它正處於「生死之間」,然後在看清它的那一剎那,它的生死被固定下來了,它是只活貓。

那麼根據量子糾纏理論,此時我們也同時知道了與貓甲處於糾纏態的貓乙的狀態,因為貓甲是只活貓,那麼10光年外的貓乙就一定是只死貓

相反,如果我們觀測到貓甲是只死貓,那麼另一頭的貓乙就一定是只活貓。

這就是量子糾纏中的相互「反關聯」



這種「反關聯」的現象是超距的,它完全不受空間距離的影響,無論兩隻貓是相距10光年還是1萬光年,這種相互之間的影響都是同時進行的,即其中一顆粒子的狀態發生變化,那麼另一顆粒子的狀態也會在同一時間發生變化。

有趣的是,無論是對量子的「疊加態」還是「糾纏態」,愛因斯坦都表達過不同的意見。

對於量子疊加態展現出來的隨機性,愛因斯坦曾直言「無論如何我都確信,上帝不擲骰子」,而關於量子糾纏,愛因斯坦則乾脆形容為「幽靈般的超距作用」

愛因斯坦之所以用「幽靈」二字來形容量子的糾纏態,是因為量子糾纏挑戰了構成相對論的基礎理論之一——光速極限論。

愛因斯坦認為光速是速度的極限,但量子糾纏中體現出的超距作用卻徹底打破了這一認知,因為量子之間的糾纏可以無視空間距離同時發生,換言之量子之間的相互影響實質上已超過了光速的限制

很顯然,如果愛因斯坦承認了量子糾纏的「超光速」事實,那就意味著相對論的理論大廈將被撼動,而且動搖的還是構建相對論的底層理論根基,所以愛因斯坦無論如何都無法接受量子糾纏的存在,甚至直到愛因斯坦晚年時,他都對此耿耿於懷。

不可否認,愛因斯坦是人類歷史上最偉大的科學家之一,能與其相提並論的或許只有牛頓等寥寥幾人,但他的理論就真的一點錯誤都沒有嗎?

今年諾獎物理獎的頒獎最終證明,愛因斯坦部分理論確實錯了,他當年最恐懼的那隻「幽靈」,原來一直都存在



第三、愛因斯坦的錯誤,預示著人類物理學再次迎來突破的曙光

人類物理學的發展總的來講有兩個大的突破性發展階段,而每一次的物理學大發展,都會帶來人類文明生產力的空前進步和人類社會的極大繁榮。

17世紀,牛頓、伽利略等科學家從中世紀的蒙昧中創立經典物理學,經典力學、電磁理論、熱學、光學等經典物理學理論經過100餘年的長足發展,終於在18世紀引發了第一次科技革命,蒸汽革命和電氣革命相繼發生,人類社會生產力實現了第一次飛躍

19世紀末20世紀初,愛因斯坦、居里夫人等偉大科學家進一步揭開宏觀世界和微觀世界的秘密,物理學正式進入原子時代,二戰後掀起的以原子理論為主要基礎的第二次科技革命再次大幅提升人類社會的生產力

這次科技革命甚至直到今天仍在持續,今天的生物學、計算機等前沿技術其實都是原子理論的深化應用。但遺憾的是,即使現在人類已發展出核動力、初級人工智慧、基因工程、計算機網際網路等原子理論框架下的中高階應用科技,但物理學方面卻一直未能再獲突破。

由於對宏觀世界和微觀世界沒有更深入的認知,導致人類社會遲遲沒有新的革命性科技所帶來的「增量生產力」注入,所以現在人類社會的發展被迫進入「存量競爭時代」——世界各國不得不加強對全球資源的分配和爭奪,這也是當前世界各地矛盾衝突的根源之一。



而且麻煩的是,在之前很長一段時間裡我們都還不知道物理學新的突破方向在哪裡,人類科技就好像被智子鎖死了一樣,繞來繞去都只是在技術應用層面打轉,新的革命性理論卻一直不見蹤影。

但這一次的諾獎頒獎,卻讓很多人看到了一絲新的希望——原來愛因斯坦並非全部正確!

這一點非常非常重要,在愛因斯坦建立相對論大廈後,由於他的理論太過完美,幾乎沒人敢去質疑他的正確性,他所取得的輝煌成就在提高了人類文明對宇宙規則認知的同時,事實上也擋住了後來人前進的腳步。

舉個例子,愛因斯坦說光速是一切速度的極限,其實就是否定了超光速的存在,那麼這就引申出一個問題,既然超光速都不存在了,那人類走向太空還有什麼意義?

要知道僅太陽系半徑都有1光年,如果沒有超光速飛行技術,人類文明恐怕走到滅亡的那一天也跨不出太陽系。

愛因斯坦的完美理論就像一座大山,已限制了人類發展的腳步,而到了今天,這種情況已愈加明顯,所以物理學要想有所發展,就必須要找到愛因斯坦理論中的錯漏之處,並以此為突破點,提出新的理論

這次諾獎物理學獎就具備這個意義,它證明愛因斯坦也會犯錯,它證明在已知的物理理論之外,宇宙中可能還存在某種更高級別或更加底層的規則,而且這種規則可以通過對微觀世界更加深入的觀察和研究得出——例如摸清量子糾纏的基本原理,那麼就可以揭示出粒子與粒子之間的「超空間聯繫」是一種什麼機制,它們相互之間的超光速影響是怎麼實現的等等。



一旦搞清了其中原理,那麼超光速飛船恐怕就不再是夢想。不要覺得這是夢話囈語,縱觀物理學的發展,一直都是遵循著人類對客觀世界的「觀察——認知——應用」這個規律發展的,當我們真正吃透了量子糾纏的超光速機制,那麼相關應用遲早有一天會擺到檯面上來。

其實現在有關量子糾纏的應用研究已經開始了,量子通信就是最佳例子,既然已開啟了量子通信的技能樹的攀爬,未來真正實現「超光速通訊」的那一天還會遠嗎?

現代量子力學或許就是那把打開新世界的鑰匙,繼原子理論後,人類科技文明前行的道路,再現曙光!

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