“量子涨落”有多神奇?打破能量守恒,还能解释宇宙诞生
2020-06-13
“遇事不决,量子力学”是网上流传很广的一句玩笑话,其实这句话也从侧面表达出了量子力学的万能,用量子力学的理论几乎可以解释宇宙中发生的所有事情,唯一可惜的是,在量子

“遇事不决,量子力学”是网上流传很广的一句玩笑话,其实这句话也从侧面表达出了量子力学的万能,用量子力学的理论几乎可以解释宇宙中发生的所有事情,唯一可惜的是,在量子力学的研究上存在很多难题,以现代科学来看量子力学存在很多疑惑,这些疑惑主要集中在量子的性质上。

今天我们就来探讨一下量子力学中的一个神奇现象“量子涨落”,这个现象十分的神奇,甚至可以忽视“能量守恒”定律,也有一部分科学家利用这个现象来解释宇宙的诞生,我们都知道宇宙是诞生于“奇点大爆炸”,那么这个奇点从何而来?总不可能凭空出现,宇宙大爆炸的瞬间产生了超高的能量反应,同时这个时间又极其的短暂,十分类似量子涨落现象。

科学一直都需要人类不断前进,在研究的道路上有很多的难题在等待着我们解决,今天要说的“量子涨落”其实不难理解,但是这个现象背后的意义却值得我们去深思,量子涨落现象其实是基于海森堡的“不确定性原理”转化而来的一个量子理论,这是海森堡在1927大约是一个视角之前提出的一个观点:科学家在研究一个粒子的时候,不可能同时知道这个粒子的位置和速度。

在笔者的很多文章中都曾经提到过,在量子的世界中我们只看“概率”,不确定是量子力学中宇宙的基本属性之一,因此科学家要准确观察粒子的时候,就会发现量子的运动规律和我们生活的宏观世界完全不同,量子的运动对于我们来说不是“具体”的。

量子世界中的这种特殊性质决定了科学家在研究量子力学时,肯定会出现不确定性的因素,其次人类在观察某个物体或者现象时,肯定会对这个物体造成不同程度的影响,并且在微观的量子世界中这个现象尤为突出,因为量子太小也太容易受到影响了,就算我们没有去碰它还是会带来热量,磁场,风等等其他一系列的不确定因素。

这些因素结合在一起就造成了不确定原理,每当我们想准确测量粒子的一个数据时,就会导致另外一个数据变得“不确定”,因为粒子的运动是没有规律只能从概率来研究的,薛定谔用他的方程式和波函数来给我们揭开了一个神秘的量子世界。

下面我们就用简单的语言来描述一下量子涨落这个现象,例如我们想测量一根铅笔的长度,通常情况下铅笔都是十五公分左右,但是每根铅笔都会存在误差,不可能百分百保证恰好是15cm,这个时候再用一个十分准确的测量仪器来测量,并且会显示出小数点后5位的数据, 在进行十次测量后,肯定会得出10个完全不一样的数据,同时因为我们计算到后五位,还可能会有不小的误差。

那么最高的数据和最低的数据之间,其实就是一次“量子涨落”,相似的现象在量子的世界中可以说经常会出现,并且因为粒子太小,测量稍微出现差错就会导致数据相差很大,这就是为什么科学家无法同时得到粒子的位置和速度,当然量子涨落现象在我们的现实中是不适用的,就算会产生影响也可以忽略不计。

前文中提到,量子涨落是可以忽视“能量守恒”的,为什么会这样说呢?如果我们把时间和距离,更换为能量和时间,再次引用量子涨落的话,就可能会出现完全不一样的结果,例如一个粒子想要通过一个山洞,可惜能量不足导致这个粒子无法通过,但是假设这个山洞足够的薄,那么粒子通过山洞的时间就会相对变短,因为短暂的时间内粒子的能量是不确定的,就存在通过山洞的可能性。

这就是量子力学的神奇之处,不确定性和概率可以化腐朽为神奇,做到宏观世界中完全不可能实现的事情,那么量子涨落造成能力不守恒,这不是打破了宇宙的定律吗?科学家当然也有相对应的解释,那就是“负能量”,有一部分科学家认为,引力和宇宙中的大部分物体都存在负能量,并且和引力产生的势能抵消,量子涨落产生的势能可能就是和宇宙中的负能量相互抵消了。

从量子涨落可以延伸到宇宙的诞生,或许在某一个十分短暂的时间内,虚无中突然发生了量子涨落,导致瞬间能量暴增,炸出了我们的宇宙,同时也炸出了一个“负宇宙”,正负相加仍然等于1,看似什么也没有改变,但是我们的宇宙就这样神奇地出现。