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生活中的量子力学(一)

       量子力学,这个物理名词想必许多人都有所耳闻,但是真正了解的人应该不多,量子力学是出了名的令人难以理解,它违背直觉又看起来毫无意义。科普报道总是将它描述为“奇怪的”、“怪异的”、“令人难以置信的”或以上所有特点。


     最闻名的关于量子力学的实验即是“薛定谔的猫”,我们可以通过这个实验学习了解到量子力学的本质。


设想在一个封闭的匣子里,有一只活猫及一瓶毒药。当衰变发生时,药瓶被打破,猫将被毒死。按照常识,猫可能死了也可能还活着。毒药瓶上有一个锤子,锤子由一个电子开关控制,电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变,则放出阿尔法粒子,触动电子开关,锤子落下,砸碎毒药瓶,释放出里面的氰化物气体,猫必死无疑。原子核的衰变是随机事件,物理学家所能精确知道的只是半衰期——衰变一半所需要的时间。如果一种放射性元素的半衰期是一天,则过一天,该元素就少了一半,再过一天,就少了剩下的一半。物理学家却无法知道,它在什么时候衰变,上午,还是下午。当然,物理学家知道它在上午或下午衰变的几率——也就是猫在上午或者下午死亡的几率。如果我们不揭开密室的盖子,根据我们在日常生活中的经验,可以认定,猫或者死,或者活。这是它的两种本征态。如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔猫,则只能说,它处于一种活与不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间,才能确切地知道猫是死是活。此时,猫构成的波函数由叠加态立即收缩到某一个本征态。

       量子理论认为,如果没有揭开盖子,进行观察,我们永远也不知道猫是死是活,它将永远处于既死又活的叠加态,可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了逻辑思维。

        量子力学有一个非常典型的现象叫“量子纠缠”。指的是相互距离很近的两个粒子,这些粒子无论分开多么遥远的距离,都能保持同时、完全相同的关系与状态。当其中一个粒子状态发生变化时,另一个也会发生相应的状态变化。它们可以同时身处多地,并互相进行神秘的通信。

       那么这么怪异的现象在我们的生活中存在吗?答案是肯定的,只要我们善于思考与发现。



  1. 知更鸟



        在冬季来临之时,许多鸟类都会南下迁徙过冬,但是由于鸟类受视力因素影响的缘由,关于它们到底是如何精确地进行导航仍是生物学界最大的谜团之一。最新研究发现知更鸟使用了一种与其他鸟类不同的导航方式,颤动了整个科学界。

        人类的眼睛除了看这个美丽的世界之外,还有一个光探测机制。如果用手电照射我们的眼睛,我们的瞳孔会反射性的缩小,这是一种用来保护我们的眼睛的防御机制。这说明了我们的眼睛会对光粒子做出反映,光子所携带的能量显然足够刺激产生化学反应。

       科学家发现:知更鸟能够感知磁场方向,并在相应的方向留下刮痕,这种神秘的现象不得不让人好奇它是如何感知的。

        物理学家亨里克做过一个实验:当给一只知更鸟套上头套后并且只露出它的眼睛,如果遮住了知更鸟的右眼,就关闭了大脑左半部分的磁场感知功能,如果遮住左眼,就会关闭右边大脑的感知功能。这表示射入到知更鸟眼中的光子驱动着一种特殊形式的磁罗盘,会产生一对纠缠电子,而每个电子都处在不确定的状态。除非观察者去测量它们,否则二者不分彼此,但又能同时区分开来。

       当我们人类还在苦苦研究想要一探量子力学的门缝时,这种鸟类已经能够熟练运用它了。




2.自信的力量



       有一种现象不知道大家有没有同感,如果准备一场考试时,你认真复习了并且充满信心,往往考试成绩都不错了;反之如果裸考、不认真复习或心态爆炸,考试成绩总是差强人意。一般大家都只是认为这是复习程度不同、知识掌握度不同的结果而已,把它归为“这只是运气罢了”。

       但在量子力学的领域来说,这种“运气”是一种必然。其实“运气”是发自于自己内心的意识层面,如果你认为自己运气好,对未来充满信心的话,以后真的有可能会往自己想的方向去发展。每个人都是独立的个体,有自己的思想,而每个人的思维方式、思考的东西又有所不同,所以我们都能够决定客观世界的一个发展方向。因此如果一直没有对自身有清晰的认识,正确的看待自己,那么人生也不过是处于“薛定谔的猫”的迷惑状态,既死又活罢了。

       希望人们都能对生活保持一种乐观的态度,生活也必将越来越好。这个世界也会变得更好。

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