量子力学危机:耶鲁大学否认量子力学,宇宙宿命论或找到证据

遇事不决,量子力学。

量子力学危机:耶鲁大学否认量子力学,宇宙宿命论或找到证据

神奇的量子力学

这是现代社会,大多数年轻人常用的口头禅,也是很多科幻作家惯用的方式。

量子力学是个神奇的家伙,没人能真的理解它,也没人能真的割舍它。

自20世纪,普朗克等一众科学家开始研究量子力学后,它就像滚雪球一样包含的东西越来越多。

不过也并非所有的科学家都相信量子力学的存在,比如曾经作为量子力学奠基人之一的爱因斯坦,后来也反对哥本哈根学派提出的不确定性原理等。

量子力学危机:耶鲁大学否认量子力学,宇宙宿命论或找到证据

爱因斯坦

在现代,同样有一群科学家对量子力学产生质疑,他们认为宇宙的结局早已命定

接下来我们就来了解一下,量子力学遇到的危机是什么?耶鲁大学发现量子力学不成立,为宇宙宿命论找到证据又是怎么回事?

现代量子力学

我们目前的量子力学是在旧量子论上发展而来,旧量子论就包括普朗克的量子假说,爱因斯坦的光量子理论和波尔的原子理论。

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普朗克:对物理学我是认真的

但如今谈到量子力学时,更多说的是哥本哈根学派的那套量子不确定性原理、波函数坍缩原理等。

其中的不确定性原理就是量子的内秉属性,是说物体的位置和动量我们都没法确定,如果我们获得其中一个量的信息,相对应地也会失去一个。

波函数坍缩原理就会直接告诉你一个现象的结果,但是对于其如何产生、发展的却没有答案。

就好像掷一个6面的骰子,得到每一面的概率都是1/6,这个显然是恒定不变的,但我们却不知道其翻转的一个确定过程

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掷骰子的概率问题

耶鲁大学的实验

当这种模棱两可的解释一出来,爱因斯坦当机立断地和哥本哈根学派battle起来。

不仅提出“上帝不会掷骰子”的说法,薛定谔也拿他的猫做了一场精彩的实验。

但是最终的结果就是,爱因斯坦方输了。

而今天提到的耶鲁大学的研究者们,就试图通过实验证明量子力学的不确定性是错误的,由此认为量子力学不成立

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猫:我该活着还是死?

麦克德沃雷特尖端物理实验室,根据量子力学的公式进行逆向推导,发现量子跃迁并不是不可预知的。

量子跃迁

什么是量子跃迁呢?

微观粒子的状态一般都是分立的,当它们从一个状态变化到另一个状态,经常就是跳跃式的。

在量子跃迁之前,我们成为初态,在跃迁之后就变成了末态,现代研究中的裂变、聚变和衰变都属于量子跃迁。

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裂变

当原子在发生跃迁的时候,它会放出或吸收一个光子,也就是说其能级跳转的过程,需要在光的照射下完成。

如果还不能理解,大家就试想一下自己从醒着到睡着,再从睡着到醒来的,这两个状态之间的切换。

波尔和海森堡认为,量子跃迁是瞬间发生的,如果在宏观世界中,一个物体要在两种状态间来回切换,那它在跃迁之前就已经拥有这两种状态了。

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我们生来就具有睡着和清醒两个状态

但是耶鲁大学的研究人员认为,这种跃迁应当有一个确切的行进过程,就好像我们在睡觉的时候一样,从躺下到入睡,平均需要花费14分钟的时间

所以量子跃迁应当是一个量子叠加态,完全按照薛定谔方程演化的确定性过程。

实验意图证明量子跃迁的确定性

研究人员在设计了一个,超导电路人工建构的三能级系统,能级排列由高到低,依次为:

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实验过程

B(bright亮态),属于易操作的态

D(dark暗态),也称为激发态,属于不易受影响的态。

G(基态),属于能级系统中最低的一等,应该算不受影响的态。

实验过程就是将一部分G态的粒子,拿来与D态的粒子形成叠加态,同时将剩下的G态粒子和B态粒子叠加。

总之就是将不同状态的粒子进行叠加,结果发现BD间不能直接跃迁,必须通过G,并且BG的跃迁速度快,而DG的跃迁速度慢。

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实验结果

也就是说,在G态的概率幅,可以按照薛定谔方程连续转移到D态,然后在连续转移回来,形成一个称为拉比频率的振荡。

宇宙宿命论的证据

有人说,耶鲁大学的实验为宇宙宿命论找到证据,因为量子力学的存在直接否定了,宇宙中所有的现象都在大爆炸的那一瞬间被确定。

我们知道整个宇宙都是由粒子构成的,如果按照量子力学的说法,那宇宙的形成、各星系和星云的演化过程,本身就存在不确定因素。

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星云:梦幻般的存在

尽管我们知道星云的主要成分是氢原子和氦原子,随着不断地演化,它们最终会在内部形成恒星,但也可能始终保持气态。

我们目前的科学水平,只能看到星云在经过数亿年后,最终形成的状态,但是它究竟是按照一个怎样的机制形成,又是如何分别形成两种状态的,我们却不能确定。

但是如今耶鲁大学的实验证明量子跃迁是一个确定的过程,也就是说在宇宙大爆炸的那一刻,星云最终会形成的状态已经确定了

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星云中的恒星

就好像它们原本就带着编号的程序,只是在演化的过程中,亦步亦趋地向那个特定的结果走去。

这样听下来,是不是觉得有些离谱,如果一切确定,那最初创造这一切,最初进行编码的又是谁呢?

耶鲁大学的实验并没有完全证明量子力学不成立

也正因为很多科学家始终对宇宙宿命论存疑,因此当耶鲁大学将他们的实验结果发出来后,就遭到了抨击。

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量子力学:我能这么简单就被你推翻?

因为他们的实验并没有从根本上证明量子力学的不确定性是错误的,反而用了一种“投机取巧”的方式。

我们可以看出他们的目的就是通过各种方式,不让这个测量结果破坏原本的叠加态。

所以他们使用的原子能级的信噪比,比真实的要差很多,所以他们用的实际上是一种弱测量技术

在这样的三能级系统下,很多电子都会处于活跃状态。

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多粒实验可能更有说服力

也就是说如果一些电子坍缩在B态上,但仍及刽有一些电子处于D和G的叠加态,这种情况就和他们的结论相悖了。

很多看了这篇论文的学者表示,耶鲁大学的实验在一开始就具有误导性

他们在论文开头提到的“波尔认为量子跃迁是瞬间发生的”,这一结论世界上早在上世纪20年代,海森堡方程和薛定谔方程提出来后,就已经被否定了。

也就是说,耶鲁大学并没有以确切,具有说服力的证据,来证明量子力学不成立。

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薛定谔:我都证明过了

其他科学家的研究

尽管如此,很多反对量子力学的科学家并没有因此受挫,他们仍旧在用自己的观点,来寻找这个世界的本源。

其中德国德国比勒费尔德大学的哲学教授,梅纳尔·库尔曼脱颖而出。

他撰写了一篇《世界的本源,并非物质》的文章,很多科学家看过后,认为这才是对量子力学,一次直击灵魂的打击。

他认为这个世界的本源并非基本粒子和场,而是一些属性和联系。

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量子场论:我被质疑了?

在他看来基本粒子和场的分界含糊不清,而粒子的确定位置还会因为视角的变化而改变。

他通过大量的论证来反对量子力学的基本概念和主张,或许有人会觉得,哲学家的那套对世界的看法,本身就与物理学有很大的冲突。

但由于量子力学本身的神秘性,让很多人都认为它更接近神学,而非物理学,但事实究竟如何,我们还是等着看科学家们的结论吧。

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