爱因斯坦为何如此讨厌量子力学不确定性?它完全颠覆了人类宇宙观
在我们宇宙的核心,量子力学揭示了粒子的神奇行为,每一个原子都是由极小的亚原子粒子所构成。随着理论的逐步建立,科学家们开始注意到,在基本层面上,万物的运作方式与爱因斯坦所描绘的有序宇宙截然不同。
多年的研究之后,科学家们终于迎来了一位突破性的人物,德国的年轻研究者海森堡,他提出了一个几乎完整的量子理论。这个理论基于全新的概念,彻底颠覆了人们长久以来的认知,其震撼力不言而喻。
海森堡带来的是一套全新的物理规则。他认为,在测量一个粒子的速度与位置时,我们无法获得精确的同步数据,因为观测行为本身就会改变粒子的状态。
这个发现的影响深远。如果对粒子的速度与位置无法精确掌握,我们就无法准确预测它的运动轨迹,而爱因斯坦的信念是宇宙中一切皆可预知。如果海森堡是正确的,即我们无法同时掌握一个粒子的速度与位置,这无疑意味着某些事物永远充满了不确定性。
量子理论的支持者认为,科学的最佳预测只能建立在概率的基础上。对于爱因斯坦来说,尽管量子论的某些方面具有巨大的价值,但他并不认为这是宇宙构建的方式。
爱因斯坦对量子力学的批评主要集中在其不适合现实世界。他无法接受的是,用相同的方式重复一个实验,可能会得到不同的结果,他确实不喜欢向概率世界妥协的理念,量子力学的一切都让他感到不满。
如果量子力学是正确的,那么理论上,一些非常奇特的事情就可能发生。量子理论让最不可能的事件变得有可能。例如,当我们穿越马路时,我们通常期望能够安全到达对面,但理论上,存在一个可以计算但极小的概率,会让你分散后再出现在火星上,再后来回到地球,当然这需要比宇宙年龄还长的时间,但在理论上并非不可能。
然而,爱因斯坦关注的不仅仅是这些奇异的概念,一个更为重要的科学问题正处于危险之中。量子力学的出现意味着宇宙中存在两套完全不同的物理系统。爱因斯坦的理论统治着整个太阳系和我们的星系,一切都是可预知的;而量子力学描述的是构成所有物质的基本单元,一切都只能通过概率来描述。
爱因斯坦曾是量子理论的先驱之一,但他对量子理论的厌恶源于他与牛顿对世界的看法相同,认为世界是一个清晰、确定的场所,在其中可以精确知道任何时刻任何地方发生的事情。量子力学呈现了一个与爱因斯坦的可预知宇宙截然不同的世界观。
爱因斯坦认为,要将不确定性从物理学中剔除,最好的方法是扩展他的广义相对论。他希望提出一种全新的理论,将引力——这种维持太阳系运行的力量——与电磁力——这种连接原子的力量——结合起来。
爱因斯坦希望通过整合这两种力量来解释量子力学核心的不确定性,他认为可以通过掷骰子来解释这种不确定性。
在实际生活中,虽然掷骰子的结果看似不可预测,但在理论上,如果你知道骰子的确切速度、空气阻力以及所有相关因素,你就可以在理论上预测骰子会落在哪一面,是6、5、4还是其他。
爱因斯坦的雄心壮志并非空想,如果他成功了,他将证明所有自然现象都建立在可预测性的基础之上,无论是天空中的行星恒星的运动,还是构成世界的基本单元,量子论的不确定性将被消除,这便是他所谓的“万物理论”。然而,直到爱因斯坦去世,他也未能找到这个“万物理论”。也许这个理论并不存在,但无论如何,当代物理学家仍将不断探索宇宙的本质,继续揭示宇宙的奥秘和隐藏其中的物理规律。
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