你以為宇宙是個(gè)獨(dú)立存在的東西?認(rèn)為那些星系、恒星和行星即使沒有我們這幫人類來觀察,也一直在那里自顧自地旋轉(zhuǎn)?
常識告訴我們:當(dāng)然如此!畢竟宇宙在人類出現(xiàn)前就已經(jīng)狂歡了數(shù)十億年。
但量子物理學(xué)粗暴地對你的的常識豎起了中指。
別急著反駁,聽我說完。尼爾斯·玻爾曾經(jīng)說過:"第一次接觸量子理論而不感到震驚的人,不可能真正理解它。"
這不僅僅是震驚,這簡直是顛覆認(rèn)知的精神暴擊。而且,一個(gè)接一個(gè)的量子實(shí)驗(yàn)正在證明:這種反直覺的瘋狂理論可能是對的。
沒人看的派對是否真的發(fā)生?量子世界的存在危機(jī)
在量子領(lǐng)域,觀察者不僅僅是個(gè)旁觀者,而是現(xiàn)實(shí)的共同創(chuàng)造者。這聽起來像神棍說的話,但物理學(xué)家們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果就是這么告訴我們的。
根據(jù)疊加態(tài)理論,粒子可以同時(shí)存在于多個(gè)位置和狀態(tài)。是的,它們就是量子版的分身術(shù)大師。但當(dāng)你這個(gè)觀察者出現(xiàn)在畫面中,粒子立刻就"砰"地一聲崩潰成單一狀態(tài)——就像你突然打開燈,看到熊孩子立刻裝作乖乖坐著的樣子。
按照《發(fā)現(xiàn)》雜志關(guān)于物理學(xué)家約翰·惠勒的文章所說:
"根據(jù)量子力學(xué)的規(guī)則,我們的觀察在最基本的層面上影響著宇宙。在20世紀(jì)那些令人毛骨悚然的發(fā)現(xiàn)之前,物理學(xué)中那條看似明確劃分的'客觀世界'與'主觀意識'之間的界限,在量子力學(xué)中變得模糊不清。"
惠勒提出了一個(gè)更加激進(jìn)的想法:通過觀察者產(chǎn)生的創(chuàng)世。他認(rèn)為我們的觀察實(shí)際上可能促成了物理現(xiàn)實(shí)的創(chuàng)造。在惠勒看來,我們不僅僅是宇宙舞臺上的旁觀者,而是生活在一個(gè)"參與性宇宙"中的塑造者和創(chuàng)造者。
雙縫實(shí)驗(yàn):全宇宙最尷尬的偷窺現(xiàn)場
讓我來簡單解釋一下臭名昭著的雙縫實(shí)驗(yàn)吧,這基本上就是科學(xué)家捉弄宇宙的惡作劇。
假如你有一把"粒子槍"(聽起來就很牛x),可以發(fā)射光子或電子等微小粒子。然后有兩條平行的縫隙,后面是一個(gè)屏幕。
當(dāng)你不安裝探測器(即沒有觀察者)時(shí),粒子擊中屏幕后形成的是波浪般的干涉圖案,這意味著它們像波一樣同時(shí)穿過了兩條縫隙。是的,你沒聽錯(cuò),同時(shí)穿過兩條縫!
但當(dāng)你安裝了探測器(有觀察者)時(shí),奇怪的事情發(fā)生了:粒子突然表現(xiàn)得像規(guī)矩的小學(xué)生,乖乖地只通過一條縫隙,在屏幕上形成兩個(gè)分離的條帶,就像粒子一樣。
這到底是什么情況?難道宇宙在偷偷摸摸地觀察我們的觀察?
惠勒的延遲選擇實(shí)驗(yàn):量子世界的時(shí)間旅行
約翰·惠勒在1978年提出了一個(gè)更加瘋狂的實(shí)驗(yàn)——延遲選擇實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)本質(zhì)上是在問:"粒子在什么時(shí)候'決定'它是粒子還是波?"
雖然在惠勒提出時(shí)我們還沒有技術(shù)能力實(shí)現(xiàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn),但2015年,澳大利亞國立大學(xué)的安德魯·特拉斯科特博士和他的團(tuán)隊(duì)成功地實(shí)現(xiàn)了這一實(shí)驗(yàn)。
他們首先創(chuàng)造了一個(gè)叫做"玻色-愛因斯坦凝聚體"的奇特物質(zhì)狀態(tài),然后一直排出氦原子直到只剩下一個(gè)孤零零的原子。接著,他們使用激光光束散射這個(gè)孤獨(dú)的原子,并用兩個(gè)"門"來測量它。
結(jié)果讓人傻眼:當(dāng)他們在第二個(gè)門添加測量裝置時(shí),原子表現(xiàn)出波的干涉特性;當(dāng)沒有第二個(gè)測量裝置時(shí),原子乖乖表現(xiàn)為粒子,只走一條路徑。
這意味著什么?這意味著原子直到最后一刻才"決定"它是波還是粒子!就好像宇宙在等著看我們怎么設(shè)置實(shí)驗(yàn),然后才決定表現(xiàn)出什么樣子。
特拉斯科特直言不諱地指出:"原子并不是從A點(diǎn)旅行到B點(diǎn)。只有當(dāng)它們在旅程結(jié)束時(shí)被測量,它們的波狀或粒子狀行為才被帶入存在。"
這意味著什么?宇宙是一場精心策劃的假象嗎?
從2015年開始,基于惠勒理論的實(shí)驗(yàn)(包括2020年和2021年的最新實(shí)驗(yàn))都表明:沒有測量或觀察,粒子的波狀或粒子狀特性根本無法確定。
這與尼爾斯·玻爾的觀點(diǎn)一致:在測量發(fā)生之前,討論光和物質(zhì)的波狀或粒子狀行為是沒有意義的。
換句話說,如果沒有我們這些觀察者,宇宙可能根本不會(huì)以我們認(rèn)為的那種方式存在——至少在原子和亞原子粒子的量子層面上是如此。
這又引出了更深層次的問題:意識如何影響這種經(jīng)驗(yàn)?時(shí)間在量子尺度下如何運(yùn)作?這些都是可以在未來探討的話題。
最后的思考:我們是宇宙的共同創(chuàng)造者
如果我們真的思考這些實(shí)驗(yàn)的含義,它們似乎指向一個(gè)驚人的結(jié)論:作為觀察者,我們不僅僅是宇宙的被動(dòng)接收者,更是它的共同創(chuàng)造者。
每次你觀察宇宙時(shí),你都在塑造它的現(xiàn)實(shí)。
每次你閉上眼睛時(shí),宇宙可能就回到了一種我們無法理解的疊加狀態(tài)。
這聽起來像是某種神秘主義,但其實(shí)這是前沿物理學(xué)的結(jié)論。
當(dāng)你凝視星空時(shí),星星也在凝視著你,而且可能正是因?yàn)槟愕哪暎鼈儾耪鎸?shí)地存在于那里。
量子物理學(xué),這個(gè)科學(xué)界的叛逆少年,正挑戰(zhàn)著我們對現(xiàn)實(shí)本質(zhì)最根本的假設(shè)。它不僅問我們"樹倒在森林里沒人聽到聲音時(shí)是否發(fā)出聲音",而且進(jìn)一步問道:"如果沒有人觀察,樹是否真的存在?"
答案可能比我們想象的要復(fù)雜得多,也令人不安得多。
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