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如何超过光速?穿墙!

2024-02-27科学

量子竟然会穿墙术?而且穿墙的时候可以超过光速?没错,这就是量子隧穿现象,这是一篇脑洞文,因为太科学的内容非常烧脑,我说不出来,所以换个方法来说,首先说一个很多人的猜想:「宇宙是计算机上运行的程序」,设计原理和我们玩的3d游戏有些类似。

玩过3d游戏的经常会看到,你的游戏人物的一部分会穿过墙壁或衣服,如果你玩的是劣质游戏中,这种现象司空见惯,因为劣质游戏里面的,人物的实际模型就是一个立起来香肠,身上的一切装饰都是虚的,并没有建立碰撞模型,自然会穿过任何障碍物,但这种穿模不是我今天要说的。

今天要说的是很精致的3d游戏中的穿模现象,即便是经典大作,你也会看到细微的穿模现象,这里就得说一下碰撞检测算法了,检测两个球体碰撞最简单的方法就是用他们中心点之间的距离减去他们各自的半径,看结果大于0还是小于0。我们知道我们的现实世界的物质细分到最后都是一个一个球形粒子,游戏里面也是一样,检测碰撞也就是检测一个又一个细小的球形粒子的距离,如果粒子比较少只有A,B,C几个,只需要计算(A和B,A和C,B和C),但是如果有一千个粒子呢?那就是1000!/2的计算次数,这对计算机的算力要求就非常大了,所以为了优化算法,小粒子就不计算了,只计算大粒子,或者聚集在一团的小粒子合并成大粒子去计算,所以,你会看到,即便再精致的3d游戏,也没办法在细节地方做到避免穿模。

而量子隧穿现象就是我们现实世界的穿模现象。先解释一下什么是量子隧穿:

量子隧穿效应(Quantum tunneling effect)指的是,像电子等微观粒子能够穿入或穿越位势垒的量子行为,尽管位势垒的高度大于粒子的总能量。在经典力学里,这是不可能发生的,但使用量子力学理论却可以给出合理解释。

这是非常官方的解释,一般人看不懂的,我就简单说吧,这就是量子穿墙了。有兴趣了解量子隧穿科学解释的可以看下面这张图,没兴趣的跳过。

按照我的想法,这就是宇宙碰撞检测算法精度不够导致细小粒子穿模了,如果宇宙的碰撞检测算法可以把精度提升到普朗克尺度,那就不会出现量子隧穿这种现象。

但为什么量子隧穿会超光速呢?下面开始正式进入主题:

作为程序员,我们总是在想办法提升程序的性能,所以会很自然地会想到碰撞检测算法是非常消耗计算机算力的,因为程序每运行一帧,它都需要计算一次碰撞,浪费大量的算力,该怎么优化呢?那我们是不是可以考虑不每帧去检测,我们10帧检测一次不行吗?那如果有两个粒子在第9帧的时候碰撞到了怎么办?好办,第10帧检测碰撞的时候,把它们按照一定的算法分开就行了。但是有个问题,一个粒子在第9帧的时候跑到墙壁里面去了,第10帧我们的算法把它弄出去的时候,它可能会在一帧时间里移动了一段很长的距离,很可能会超过我们游戏限制的最大速度,但是没办法,这种小粒子的一点小bug我们就不计较了吧,反正不影响游戏正常运转,毕竟这个算法让我们的性能提高了10倍,权衡利弊之下,这个小bug就留下了。当然还有折中算法,就是小粒子10帧检测一次,更小的粒子100帧检测一次,而大粒子每一帧都检测。

所以对应到现实世界,我们就发现量子隧穿的时候,它有可能超过光速。科学家说它没有信息传递,所以不算违背相对论,好吧,我们还是要相信科学的。但因为科学太难听懂了,所以我们可以用自己的方式去理解它。

到这里可以得出一个猜想的结论,如果宇宙的碰撞算法可以在空间精度上达到普朗克尺度,在时间精度上也达到普朗克尺度,那么量子隧穿现象就不存在了。

前段时间量子纠缠现象在网络上火爆讨论的时候,有很多网友问:我不停撞墙有多少几率可以穿过去?看了我的文章你应该知道答案了,像你这么个大家伙,穿墙的几率是0。除非你能够把自己缩小到宇宙算法的空间精度以下,然后速度足够快,墙壁足够薄,运气足够好,就可以在算法检测的间隔时间内穿到墙壁的另一边,即便你到了检测时间间隔还在墙壁里面,碰撞算法也把你弄到另一面出去。

所以上面这张图里面告诉我们,隧穿花费的时间相等,因为我们宇宙的碰撞检测算法的时间间隔是相等的,而且墙壁厚一点也没关系,只要到了碰撞检测时间,你都会从墙壁里面出去,只是有两个可能:要么穿过去了,要么没穿过去。而厚的墙壁反射回来几率更高,薄的墙壁穿过去的几率更高。反正到了碰撞检测时间,你就得出来。

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