标王 热搜:
 
 
当前位置: 首页 » 公告中心 » 行业趋势
量子力学告诉我们:一个电子可以同时处于多个位置?
 [打印]添加时间:2020-07-20   有效期:不限 至 不限   浏览次数:240
     最近几期我一直围绕量子力学来讲解,其中介绍了量子力学的几个特性,比如叠加态就是一个非常难以理解的状态,一个电子为什么可以处于多个位置的叠加态,也可以处于多个速度的叠加态,这真的让人匪夷所思,以至于这个“叠加态”观点刚刚提出时,遭到了大批物理学家的反对。但是为什么电子可以拥有叠加态,叠加态的本质到底是什么?为什么一个电子可以同时处于多个位置?今天我就来谈谈这个问题。
    首先叠加态如何理解,相信不少网友仍然是一脸蒙圈,我这里再简单讲解下,所谓叠加态有多种,比如速度叠加态、位置叠加态。我们比较直观能理解的就是位置叠加态,也就是一个电子可以在某一个时刻同时处于多个位置,你既可以说此时电子在A处,也可以说此时电子在B处,也可以说在A和B之间的任意位置,但是这里每个位置出现的概率值并不是100%,而是所有位置加起来概率是100%。
    这里我举个简单的例子,宏观世界里面我们描述一个物体的位置,我们可以这样说,此时这个物体在A这个位置,也就是这个物体在A位置的概率是100%。但是我们描述电子的位置却不能用这种肯定性的语气表达,我们只能说此时电子在A位置的概率是23%,在B位置的概率是47%,在C位置的概率是30%。大家看见宏观物体和微观物体的差别没?其实就是概率值的分配问题。
    宏观物体在某一个时刻永远是某一个位置独享概率且值是100%,而微观物体某一个时刻永远处于多个位置的叠加态,且每个位置多少都能分到点概率值,这些位置的概率值加起来正好是100%。所以说宏观物体就像吃“独食”,一个位置独享全部概率,而微观物体是大家一起吃“大锅饭”,大家分享这个100%概率值。
    所以从概率分享角度我们就很容易区分开宏观和微观的特性,但是微观世界这种叠加态到底是如何产生的?这是一个非常值得思考的问题,因为一个电子同时处于多个位置这太不可思议了,但是我们永远看不到电子的这种叠加态。这是为什么呢?其实上面几期也提过这个问题,电子虽然一直处于叠加态,但不总处于叠加态,电子有有个特殊的时刻也会老实乖乖的回到一个固定的位置状态,表现得像宏观物体一样,这个特殊的时刻是啥?其实就是“观察”,当你一看电子,电子就瞬间从原来的叠加态变成一个固定位置状态,你不观察后,电子继续处于叠加态。所以这就形成了一个非常困难的局面,我们唯一能证明电子有叠加态的方法就是去“观察”电子,但是偏偏观察的这一瞬间电子会把自己的叠加态马上消失掉,然后改成固定态。电子就好像知道我们再观察它,所以偏偏就不让大家直观看到叠加态。
    分析到这里,其实问题的关键还是在于叠加态到底是如何产生的,如果能解决叠加态的来源,那么问题就迎刃而解了,其实电子同时处于多个位置,我们可以做一个等效,假设存在平行宇宙,每个宇宙都有一个电子,每个宇宙的这个电子虽然位置上很相近,但是却存在一定的差异。我们把每个宇宙的电子某一个时刻拍照,然后把这些照片合并再一起,你会惊讶的发现:这不就是电子的叠加态嘛。没错!如果我们假设平行宇宙的存在,那么电子的叠加态是如何产生就能合理解释了,那就是多个平行宇宙在同一个时间和空间位置产生了交集,于是叠加态诞生。为啥“观察”电子会让叠加态消失?因为“观察”会让你从众多平行宇宙中,选择其中一个宇宙继续演化下去,所以“观察”其实起到了一个选择宇宙的作用。
    当然以上理论目前还仅仅是猜想,因为目前还没有足够的证据证明平行宇宙的存在,不过科学家也没闲着,迄今为止也找到了不少平行宇宙存在的证据,比如暴涨公式的多样性,暗能量的数值和超弦理论对空间维度的多样性,都似乎说明平行宇宙的确可能存在。关于这三个理论为啥能说明平行宇宙存在,以后再谈。