科學探索總是一遍又一遍地刷新人們認知,如今有4個理論已經被人們證實,或許能夠揭開宇宙的奧秘,帶領人類文明走向新的高度,但這對于人類來說是難以接受的。
可怕的隧穿效應
從量子力學的微觀層面來講,世界上的一切都是由微觀粒子組成的,包括人類本身。
有了這樣的理論基礎,我們就可以將隧穿效應理解為當微觀粒子的總能量小于勢壘高度時,粒子仍舊會穿過這一勢壘高度。
我們可以通俗地將粒子看作一個發條車,而勢壘高度就是小山坡,只有當車的動力足夠,才能夠爬上去。
而在量子力學當中,發條車不僅會在動能不夠的時候爬過小山坡,而且還會從中間穿過去,這是令人匪夷所思的。
就像是穿墻術一般神奇,當然其中只有少部分粒子可以實現。
科學家將其歸結為量子世界的不確定性,當粒子處于微觀世界時能量和時間成了共軛量。
所謂的共軛量就是一組「共生」關系的量,當你測量其中一組時,另一組量就不具備觀察性。
也就是說,在極端的時間內由于人類對時間的觀察,使得能量具有不確定性,一部分粒子趁著這個間隙,穿過了勢壘高度。
1960年,加埃沃為了驗證隧穿效應存在的真實性,他分別對兩塊金屬電池進行加壓,中間的絕緣結構被稱為隧道。
後來,加埃沃將隧道置換為超導體,在對其進行增加電壓的情況下,即使在更低的溫度環境,電子仍舊能夠穿過超導體,使其產生大量的電流。
這一理論被證實之后,完全打破了經典理論對于勢壘高度和能量的關系,科學家一時間難以接受。
神奇的量子疊加態
關于量子疊加態理論,相信大家都聽說過薛定諤的貓試驗,后者便是對前者的認知概念解讀。
薛定諤將一只貓放入到密封的箱內,其中還有一根毒氣管,有50%的機率會噴出毒氣。
一段時間之后,人們無法得知當中的貓究竟是怎樣的狀態,只有打開盒子,才能知曉一種結果。
而在量子世界當中,這種狀態是可以疊加的,也就是說,貓既是存活又是死亡。
這是因為,量子世界沒有人為的干擾,粒子的狀態便具有不確定性,這也就是著名的量子疊加態。
該理論雖然「高冷」,可科學家表示,能夠被運用于信息保密工作當中。
由于疊加態的不確定性,使得信息安全比傳統的密鑰保存更具有安全性。
量子疊加狀態還包含了微觀的量子糾纏狀態,兩個糾纏狀態下的量子,不論相隔多遠,仍舊能夠隨著另一個量子的變化而變化。
《三體》當中,三體人之所以能夠在4光年之外,通過質子實時觀察到人類的一舉一動,就是利用了量子糾纏原理。
但在愛因斯坦的相對論當中,信息是無法超光速運動的。
舉個簡單的例子,假如一個人位于地球,另一個人位于三體星球,當后者向前者傳遞信息,至少也要4年之后才能被接收到。
同樣的道理,我們在地球上觀測到的超新星爆炸,很有可能在幾十萬年之前就已經發生了。
顯然,量子糾纏和超光速是巨大的悖論,但并不意味著愛因斯坦的相對論就是錯誤的。
科學家研究表示,愛因斯坦的相對論適用于巨觀世界,而量子糾纏只適用于微觀世界。
當然,后者究竟是怎樣的原理,就連科學家也不知道,不過,這樣的認知在當時顯然是困惑了科學家相當長久的一段時間,如今才被逐漸接受。
宇宙的起源說
在宇宙大爆炸理論出現之前,關于宇宙的起源人們眾說紛紜,有人說宇宙是蟲洞的物質噴發之后形成的,也有人說是宇宙泡沫融合而成的。
宇宙大爆炸理論的出現,結束了人們對于宇宙起源的所有猜想。
該理論是指,宇宙在誕生之前是一個溫度無限高、壓力無限大、品質無窮盡的奇點。
在某一刻,奇點突然炸裂開來,并向周圍不斷擴張,當中的物質也朝著四周噴射。
這些物質在長久的演變過程當中,發生了一系列反應,一部分物質聚集起來,形成星球。
恒星則是氫元素為主的元素分子聚集體,在高溫高壓的環境下發生了核聚變反應。
該理論早在上世紀20年代就已經被提出,後來人們又陸續發現了宇宙紅移現象、宇宙微波背景輻射,才逐漸將這個理論證實。
宇宙微波背景輻射是證實宇宙大爆炸的關鍵證據,科學家觀測它的頻譜,從而描繪出了黑體輻射,這是宇宙爆炸的證據。
2010年,天文學家又進一步觀察到宇宙微波背景輻射更清晰的圖像,這個理論也被更多的人所重視起來。
既然宇宙爆發于一個奇點,那麼科學家猜測,在無數歲月之后,宇宙又會重回一個奇點。
這也是著名的宇宙坍塌理論,當然這個理論并沒有被證明,相關說法還有待商榷。
無法超光速
在愛因斯坦的相對論當中,有品質、有信息的物體是沒有辦法超光速運行的,即使是微觀世界的量子,也無法超越光速。
不論人類的技術多麼先進,被加速的質子最多只能達到光速的99%。
就像反比例函數,曲線趨近于對稱軸,卻又永遠都無法接近。
這個理論出現之后,人類是絕望的,要知道銀河系的直徑就有10萬光年,如果按照光速飛船的運動速度,那麼我們需要10萬年才能橫穿銀河系。
可觀測宇宙半徑約為456億光年,也就是說,即使人類造出了光速飛船,也不可能在宇宙當中遨游。
人類或許將永遠被束縛在銀河系,甚至是太陽系當中。
有人猜測,宇宙如此浩瀚,我們如今無法觀測到其他星球的文明,是因為它們都被限制在了恒星系統當中。
更加令人絕望的是,人類很有可能無法認知宇宙。
因為科學界主流的觀點認為,宇宙的邊界是在超越光速膨脹的,按照愛因斯坦的相對論講,宇宙邊界沒有品質和信息。
那麼邊界又是什麼呢?也許人類永遠也無法認知,畢竟我們沒有辦法超光速,也不可能看到宇宙邊界。
可觀測宇宙的邊界
但我們不應該如此悲觀,「只要思想不滑坡、辦法總比困難多」,目前固然沒有對策,但是不代表未來沒有。
有科學家便提出了蟲洞理論,即使沒有超光速,也能夠在宇宙當中自由穿梭。
總之,人類的科學發展潛力是無窮的,就連人腦都處于待發掘狀態,
只要我們努力,就一定能夠在未來發展為高級文明。