物理是中小學乃至大學都必修的課程,量子物理卻是物理專業的人才會去研究的方向。普通課本里的物理是經典物理,也就是聲、光、力、電四大板塊。
而量子物理與它有著很明顯的區別,巨觀物理中的理論無法在電子物理中使用,而量子力學也不適用于傳統物理學。這就讓人感到了一種撕裂感,都是物理,為什麼會有本質的差別?
著名物理學家玻爾曾經說過,如果把量子力學的知識講出來任何一個人都聽得懂的話,那麼這就不是量子物理了。
換句話說,只學了課本上的物理課,也要做好聽不懂量子物理的準備。量子物理是20世紀最偉大的進步,以愛因斯坦和普朗克為代表的物理學家們,將物理從巨觀拉到了微觀,從具體的事物細化到了粒子。
我們肉眼可見的很多事物都是由粒子組成,每個粒子既是獨立的個體,彼此之間又存在著相互作用。于是個體與整體之間的界線越來越模糊,已經無法單獨描述每個粒子的特性,每個粒子之間的關系剪不斷理還亂,纏纏綿綿到天涯,這便是量子糾纏。
這就像一群世界球星們踢足球,他們每一個球員都是頂尖的,但是在一個足球中不能只靠單打獨斗,為了冠軍他們必須磨合成一個整體。久而久之,球隊你中有我,我中有你,已經形成了緊密的整體。球星之間既是隊友互共同奪冠,又要作為個體在國際評獎上去拿獎。
糾纏在我們的印象中不是什麼好事,那麼量子糾纏能夠幫助我們干什麼呢?那就是運用到量子信息學,完成平時不可能的事情,比如量子計算機、量子密鑰等。此外,量子糾結會對速度產生影響,有說法是它能使速度超出光速的1萬倍。
物理學上,不管是巨觀還是微觀,都承認一點,光是宇宙速度最快的物質。光是一定頻率范圍的電磁波,人們利用電磁波來作為載具,傳遞信息。
電磁波的速度和光速一樣,在地球上完全可以快速達到目的地,但是在宇宙中就很難了。 當年卡西尼土星探測器決定撞擊土星,結束自己的任務,由于土星與地球相距14多億公里,卡西尼的信號需要大約80分鐘才能到達地球。卡西尼臨終之前的告別,人類要80分鐘后才能收到,成為了科學史上最凄美的一次訣別。
「卡西尼—惠更斯號」土星探測器飛向土星的軌道
而有了量子糾纏,人們可以將信息傳遞的速度提高到現在的1萬倍以上,實現真正的量子信息交流。雖然量子糾纏現在主要是在通訊領域,但是在未來,很有可能在實物運輸上發揮作用,超越光速不僅可以在宇宙中實現星際穿越,還能根據愛因斯旦的相對論穿越時空。
量子糾纏還有一個猜測,它與我們一直沒能定義的靈魂有關。關于靈魂人們一直都有爭議,有人認為靈魂是封建迷信,但是也有人認為靈魂或許不是非物質,相反它是一種物質,只是我們無法確定它是什麼。
有科學家做過實驗,將人放在秤上,發現人在死亡那一瞬間體重輕了21克,因此有靈魂重21克的說法。事后這位科學家澄清,21克只是偶然現象。他做了很多人的試驗,并非每次都出現了體重減輕,也不是每個減輕都是21克。所謂人死亡瞬間失去的重量,很有可能是人的水分蒸發外加最后一口氣呼出去就再也沒有氣體吸進來,產生的氣體差距。
有些科學家認為,靈魂很有可能是人體自己產生的一個磁場,也有人認為,是人腦的腦電波。 首先,人體內含有鐵元素,每個細胞內部都有鐵物質,尤其是血紅蛋白。也就是說人的每個細胞就是小磁鐵產生磁場,人體就是一個大磁場。
人類死亡的瞬間,細胞也會失去活性,磁鐵失去磁力,也就沒有了磁場。腦電波則是人的大腦皮層對外界反應形成的電流,在神經元之間傳遞,支配身體做出反應。
如果人的靈魂是腦電波,那麼用量子糾纏能否讓人類的腦電波速度提高上萬倍,人的反應會變快,成為地球上反應速度最快的生物。但是也有人擔心,這樣是否會出現有人用量子糾纏惡意干擾別人的思考,畢竟如果引進了量子糾纏,就會沒有整體與個體的明確分界,人的靈魂可能不屬于自己,想想都是一件很可怕的事情。
關于靈魂是否真的存在,目前沒有實驗支持,一切都是人們的猜測,它既可以有也可以沒有,期待人類破解靈魂本質的那一天。
量子糾纏可能會使速度高出光速1萬倍以上,這樣就能一秒鐘至少移動3x10^12米,妥妥的瞬移。仙俠劇里面的瞬移神功很有可能在現實生活中存在。
光速對于我們來說很快,可對宇宙來說也是很慢的速度。宇宙動輒得咎就是上億的觀念,比如宇宙的年齡大約140億年,宇宙的直徑960億光年,即便人類可以駕駛光速的飛船,也很難到達我們想要去往的地方。
比如我們的銀河系直徑1.2萬光年,就算是光速飛船日夜兼程,也要飛行1.2萬年,誰能活這麼長的時間?如果運用量子糾纏,這個時間至少會被縮短到原來的萬分之一,也就是1.2年,這比現在從地球到火星的時間都短。
然而一個問題擺在我們面前。愛因斯坦說過,只要達到光速就能看到過去,實現我們所謂的穿越時空,這個時候人類會看見所謂的時空隧道。愛因斯坦只負責把理論說出來,他可沒說人類的身體是否承受得起這樣的速度。
而且這麼快的速度,一顆小塵埃與之摩擦都能造成嚴重的后果。宇宙的真空并不是什麼物質都不存在,只不過是沒有空氣,它到處都是塵埃顆粒,這就相當于每時每刻被塵埃洗刷,等到達目的地,飛船已經掉了N層皮。
就算是讓電磁波在宇宙中超光速傳播也不是容易事,電磁波是由粒子組成,它在宇宙中仍然會與塵埃粒子摩擦。并且當電磁波粒子與塵埃粒子形成了量子糾纏時,電磁波的傳播會不會產生變化?原本承載的信息,是否會因為這個糾纏而發生改變?而原本的速度會因此變慢還是變快?原本關于量子糾纏就停留在理論階段,這些問題科學家們也無法解釋清楚。
量子糾纏有著非常大的前景,尤其是在信息工程領域。尤其是量子計算機,這種利用量子糾纏的計算機處理數據的速度遠超過現在的計算機,能夠實現更高效的運算。雖然宇宙中的情況比較復雜,是否能安全使用也存在爭議與疑問。可如果這個技術就單純的在地球上使用,那麼人類的科技發展速度,也會遠超現有的速度。
我們現在還處在宇宙第一級文明階段,還未能徹底離開地球,屬于行星文明。原因就在于現在人類的科技無法達到離開地球的地步。科技是第一生產力,有了量子糾纏,我們的交流速度就會加快。
有人會問,為什麼交流的速度加快了就能促進人類的進步呢?因為進化本來就是很多因素的累加,有的時候快的一點點,就會在時間的作用下,變成億點點。同理,如果慢了一點點,那麼時間的積累就會慢得更多。因果就是這樣疊加下來的。
人類從來沒有停止進化,我們的大腦容量已經在原有的基礎上增加了一倍,量子糾纏會幫助我們更進一步。盡管它現在還停留在理論上,真正用到它的地方是科幻影視作品,但相信在不久的將來,我們會在上面取得進步和成功。