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引用 【转载】爱因斯坦错了 宇宙需要“不确定性原理”存在   

2013-09-04 22:30:26|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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宇宙理论学家发现我们的宇宙需要“不确定性原理”存在,量子力学的框架似乎不像过去所认为的是完全凭借直觉或者感觉来感知,并将切实体现在宇宙理论之中。

 

科学探索 来源:腾讯科技

 

 

爱因斯坦此前认为宇宙不存在“不确定性原理”

 

  据国外媒体报道,宇宙理论学家发现我们的宇宙需要“不确定性原理”存在,量子力学的框架似乎不像过去所认为的是完全凭借直觉或者感觉来感知,并将切实体现在宇宙理论之中。如果我们将“不确定性原理”剔除出我们的宇宙,那么我们可能会得到一台“永动机”,这意味着我们的宇宙就是一台名副其实的超级永动机。这些发现已经使得许多物理学家感到不安,因为他们无法打破常规思维去理解这些怪异的量理论,其中就包括阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)。

  量子力学在20世纪初由一群顶尖的物理学家创建,将人们带入了另一个神奇的世界,我们通过这个理论可以解释和预测出各种无法用经典物理学解释的现象,并且在当今世界科技中也处处体现出量子力学的存在,但是量子力学的世界确实一个违法经典直觉的大集合。其中之一就是“不确定性原理”,该原理由德国物理学家海森堡提出,说明了在量子力学体系中,我们不可能同时获得一个粒子的位置和动量信息。也就是说,我们如果对其中一个粒子位置参数测量得越精确,那么对另外一个动量参数就测得越不准确,我们不可能同时得到两者的精确信息。

 

 

著名的双缝干涉实验

 

  对于海森堡的“不确定性原理”,我们可以用一个著名的双缝干涉实验进行说明。由光源发射出的光子在经过双缝时可产生干涉图像,并在后面的屏上显现出来,我们现在将一个光子探测器放置于其中一个双缝处,对通过的光子进行测量,如果我们探测到光子的动量信息,也就是速度的大小,那么我们对光子的位置判断将越来越“模糊”,以至于在屏幕上的干涉图像变得无法识别。

  不过,一些科学家认为海森堡提出的“不确定性原理”是无法接受的,而真正原因并不是人们缺乏相关知识而无法理解,而是这个物理法则体现出的思想不能被一些宇宙物理学家接受。比如,对“不确定性原理”持有较大异意的就是阿尔伯特·爱因斯坦,他认为“不确定性原理”不可能成为宇宙物理的基本法则之一,并与另外两名科学家提出了著名的EPR悖论,认为依据“不确定性原理”对相隔遥远的两个粒子系统进行测量将导致超光速现象出现。

 

 

量子力学的世界将是非常怪异和神奇的

 

  根据英国牛津大学的物理学家奥斯卡·达赫斯塔(Oscar Dahlsten)认为,许多人仍然凭直觉认为“不确定性原理”不应该存在于宇宙中。在此前,研究人员提出了一个全新的概念来解释量子力学中出现的诡异问题,如“隐变量”被认为可能是量子力学的幕后操纵者,使得在量子力学体系中的物体变得更加离奇古怪。但是到目前为止,该方法已经失败了。现在,来自新加坡国立大学量子技术科学研究中心的研究人员斯蒂芬妮·韦纳(Stephanie Wehner)和易斯特·翰吉(Esther H?nggi)提出了一种新的解决方法,通过信息理论的语言来重塑“不确定性原理”。

 

 

我们在生活中都可以观察到热力学定律的体现

 

  首先,他们认为一个单一测量对象的两个属性信息不可能被同时精确地获得,这就如同对同一个测量粒子赋予两种不同的信息编码,同样我们不可能通过任意一种精确的方式或者精度水平去了解这个粒子的动量和位置信息,如果用信息理论语言表达的话,那就是我们不能将两种不同的信息编码解开。如果我们对第一条信息了解得越精确,那么我们对第二条信息的解读能力将受到更多地限制。

  接下来将是假设性的计算过程,如果物理学家们放宽“不确定性原理”的各种限制因素,在这种情况下允许信息被更好地解读,并让我们获得在“不确定性原理”法则中规定不允许被获得的信息。在这样的假设前提下,研究人员斯蒂芬妮·韦纳和易斯特·翰吉的研究结果显示,在一个系统中将会存在“无中生有”的能量,系统输出的能量将大于输入的能量,这明显是热力学第二定律所禁止的。这是因为能量和信息都需要属于该系统,不可能无中生有。

 

 

不存在“不确定性原理”的宇宙将是违反热力学定律

 

  如果要理解这是什么样的情况,那么我们可以设想下在充满热气体的容器中推动活塞。如果你不知道气体分子的运动方向,就可能会错误地推动活塞并做了无用功。但如果你知道气体分子的运动方向,就可以将活塞至于正确的方向上,这时候气体分子就会推动活塞运动,很明显这是热能转换为机械能,并做了有用功。以上两种方案中,系统的能量都是一样的,但结果却不一样。

  此时,我们就可以将斯蒂芬妮·韦纳和易斯特·翰吉的信息理论与活塞模型相结合,如果我们对信息理论中的假想粒子进行解读,并希望获得更多的信息,就如同活塞模型中做更多的有用功,但是这些功却是额外赋予的,也就是说是“无中生有”的,因此如果“不确定性原理”在我们的宇宙中并不处在,那么热力学定律将被违反。

 

 

爱因斯坦认为上帝不掷骰子

 

  根据苏黎世联邦技术研究所理论物理学家马里奥·伯塔(Mario Berta)介绍:“我们现在随处都可以看到热力学第二定律在现实生活中的体现,基本上没有人会对此产生质疑,但我们现在也知道了,如果没有‘不确定性原理’,我们将打破热力学第二定律。”从本项研究的结论上看,似乎这样的解释比“不确定性原理”来得更为怪异,也说明了“不确定性原理”基本上是合理的,该研究就是为了理解为什么量子理论本身是如此怪异。

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