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科學的盡頭是神學?讓專家不安的雙縫幹涉實驗,到底是什麽?

2024-03-26科學

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現代科學認為我們的地球誕生於46億年前,也就是太陽系誕生初期,在大約50億年前,太陽系一片混亂,太陽誕生以後,吸收了周圍大量的物質,所以太陽的質素占到了太陽系總質素的百分之99.86,剩下的八大行星和其它物質占到了太陽系總質素的百分之0.14,從占比上我們就能夠知道太陽的質素非常大,在太陽系中一共有八大行星,它們分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,在八大行星當中,地球是唯一一顆誕生了生命的星球,生命的出現給地球這顆行星增添了很多色彩,尤其是人類出現以後,解開了地球上很多的奧秘,在人類科技發展的道路上,出現了很多偉大的科學家,比如說愛因斯坦、哥白尼、牛頓、伽利略等等。

這些科學家的出現給人類的科技發展起到了非常重要的作用,雖然現在人類已經解開了地球上很多的奧秘,但是在地球上依然存在很多人類無法解釋的現象,有很多人認為科學的盡頭是神學,在宇宙中存在科學無法解釋的現象,所以需要神學來填補空白,科學越是深入探索本源問題,就越接近神秘和超自然的領域,科學講究邏輯和實證,透過觀察、實驗、推理等方法來發現自然那規律,解釋現象,預測結果,科學需要不斷的研究、修改、更新,以適應新的發現和證據,科學對未知保持開放態度,鼓勵探索和創新,而神學講究信仰,神學需要維護、闡釋、傳播自己的教派,以適應新的環境和挑戰。在古代,科學和神學沒有明確的區分,很多哲學家都有科學家和神學家的身份。

他們試圖用自然哲學來解釋宇宙萬物的本質和起源,並且用神或理性來支撐它們的觀點,後來到了近代,科學和神學才開始分道揚鑣,很多科學革命打破了教會對自然界的權威解釋,很多科學家開始追求自由和真理,人類歷史上最偉大的科學家牛頓,也是一位非常專註於神學研究的學者,相信很多人對牛頓並不陌生,牛頓一生承載了很多偉大的發現和成就,他不僅推動了物理學和數學的發展,也對現代科技、工程和社會產生了深遠的影響,牛頓三大定律也被稱為是牛頓運動定律,是他在物理學領域的傑出成就之一。這些定律包括第一定律,也被稱為是慣性定律,它闡述了物體在沒有外力作用下將保持靜止或者勻速直線運動狀態。第二定律是關於力和加速度的關系,它告訴我們力的大小與物體的質素和加速度成正比。

這一定律是工程和科學中的關鍵工具,因為它允許工程師計算出如何設計引擎或制動系統,以便使車輛或機器按照預期的方式運動或停止。第三定律則是關於作用和反作用的,它表明每一個作用都有相等大小但方向相反的反作用。這一原理解釋了為什麽火箭需要噴出廢氣來產生推力,以脫離地球重力。這一定律對航天工程和火箭科學的發展至關重要。牛頓在科學領域的成就很高,但是他在科學領域花費的時間並沒有在神學領域花費的時間多,牛頓對聖經的詮釋偏重於理性和歷史的角度,他在解讀聖經上大量使用了他自己的物理學和數學知識,牛頓的研究重點是基督教教義的研究和解釋。他在晚年的時候寫了很多與宗教相關的著作,其中最著名的是【自然神學的數學原理】(The Mathematical Principles of Natural Philosophy)。

這是一部宏偉的工程,包括三卷,涵蓋了眾多的話題,如牛頓對上帝的理解、聖經中的啟示和神學的基本原理等等。此外,他還寫了【早期基督教史】(The Early History of Christianity),這是一部關於早期基督教發展的著作,主要研究基督教的起源、發展和早期信仰的形成。同時,牛頓還研究了很多其他方面的神學問題,如末世論、聖經預言的解釋等等。到現在為止,科學無法解釋的問題,還是需要用到神學來解釋,在我們現實生活中,確實有很多物質難以解釋,比如說光子,光子就是一個非常神奇的東西,光子對於我們的生活來說非常重要,它給地球帶來了光和熱,使得地球能夠擁有生命,但是光子本身卻隱藏著很多不為人知的秘密,為了研究光子的奧秘,科學家們曾經還做過讓人難以理解的雙縫幹涉實驗。

在18世紀的時候,物理學界對光到底是一種波還是一種粒子產生了分歧,到了19世紀末20世紀初,波動派和粒子派都發展出了一套理論,每一派都堅信自己的理論才是正確的,為了證明光子的性質,在1961年,物理學克勞斯.約恩松率先開創了雙縫幹涉實驗,用於檢測光子的物理行為,也就是說這個實驗能親眼看到光傳播的過程,進而判斷出光究竟是粒子還是波,這個實驗需要的東西很簡單,就三樣東西,電子槍、帶有雙縫的擋板、還有接收電子的螢幕,雖然需要的東西很少,但是具體實施起來卻很復雜,這個實驗對精度、環境的要求是很高的,普通人是不可能做這種實驗的,第一個難點,如何穩定有效的發射電子?電子其實是很容易獲取的,通電的燈絲發熱之後就會釋放出電子。

然後電子在電場中加速就能夠形成電子束,看起來很簡單,好像需要一個燈泡就可以了,事實上電子雙縫幹涉實驗需要的是穩定,可控的電子,尤其是需要單電子的時候,更是難上加難,除了這個問題之外,還有一個難題,電子是帶負電的,大量電子聚集在一起肯定會成斥力,從而發散開來,結果會導致穿過狹縫的電子數量不夠多,這就需要利用磁場來約束電子束,讓其沿著某個固定方向飛行,目前來說,人類的科技已經很成熟了,但是在100多年前,這個技術還是非常困難的。當時的實驗步驟如下:1、將光源放在距離雙縫板一定距離的地方,可以用激光、白熾燈等各種燈源,但是需要註意光源的穩定,2、在光源和雙縫板之間放置一個螢幕,以便觀察幹涉圖案。螢幕可以是白色的紙張或者是其它反光材料。

3、將雙縫板放在光源和螢幕之間,使得光線透過兩個小孔射向螢幕,縫隙大小要相同,並且盡量小到只允許光子單個透過,4、在適當的光線條件下,觀察螢幕上的光斑分布情況,根據實驗條件不同,會出現不同的幹涉條紋,5、對螢幕上的光斑進行測量並記錄數據,計算出幹涉條紋的間距和數據等參數,以便後續的分析,實驗結果主要是透過觀察幹涉條紋來推斷光子的波粒二象性和量子力學的基本原理,在雙縫幹涉實驗中,當光線穿過雙縫板時,會形成一系列交替明暗的幹涉條紋,這些條紋的形成是由於光子在穿過雙縫板時,相互幹涉產生的結果,按照經典物理學的解釋,光子應該表現出粒子的性質,因此它們應該透過雙縫板上的兩個小孔中的其中之一。

撞擊螢幕上的一個點,然而,在實驗中觀測到的情況卻和這種解釋不同,實驗證明,當光線穿過雙縫板時,它們並不只是像粒子一樣直線飛行,而是會發生波動,形成幹涉條紋,這說明光即具有波動性又具有粒子性,就在科學家還在爭論光到底是粒子還是波的時候,法國科學家德布羅意提出光具有波粒二象性,這個結果表明光既是一種粒子也是一種波,看到這裏,相信很多人都會產生一個疑問,就是為什麽會出現這種情況?科學家認為,當這個實驗沒有觀測者的時候,粒子處於疊加狀態,這個疊加狀態透過雙縫的時候,有一半透過A縫隙,另一半透過B縫隙,沒有觀測者的時候就意味著沒有人能夠證明光子走了哪條縫隙,這個時候的粒子又處於疊加狀態,看到的現象就是粒子形態。

但是由於粒子非常渺小,所以沒有人能夠直接觀測到它,在實驗中,如果只看結果不看過程,那麽科學家永遠都不可能知道光到底是從哪個縫隙中穿過去的,這就會導致光子一直處於疊加狀態,最後形成幹涉條紋,但是如果要讓粒子的疊加狀態坍塌,那麽就必須對實驗進行觀察,因為觀察的原因,所以光子的路徑就被釘選了,最終幹涉條紋就消失了,這個實驗對後來科學發展起到了非常重要的作用,它揭示了自然界的規律——波粒二象性,這一發現改變了我們對光的理解,也為量子力學的發展奠定了基礎,此外,雙縫幹涉實驗還對哲學產生了深遠影響。它挑戰了我們關於現實、觀察者和測量的傳統觀念。在這個實驗中,觀察者的存在會影響實驗結果,這被稱為「觀察者效應」。這種現象在量子世界中非常普遍,但卻與我們的日常經驗相悖。

雙縫幹涉實驗被很多科學家稱為是一個恐怖的科學現象,它挑戰了我們對世界的理解。盡管我們已經對它有了深入的了解,但仍有許多未解的問題等待我們去探索。這個實驗不僅證明了光的波動性,也揭示了自然界更深層次的規律。即使像牛頓、愛因斯坦這樣的天才也無法完全理解其背後的原理,這正是科學的魅力所在。而在量子力學當中,雙縫幹涉實驗只是其中一個讓人難以理解的實驗,還有很多實驗讓科學家難以置信,一說到量子力學,很多人的第一反應是詭異、恐怖、奇怪,畢竟它和經典物理學不一樣,著名的物理學家玻爾曾經說過:如果誰不為量子力學感到困惑,他就還沒有理解它。當年愛因斯坦的決定論認為世界是客觀存在的,不管你去不去觀察它,它都存在。

而哥本哈根詮釋則認為量子力學的本質上是不確定的,量子系統的描述是概率性的,是測不準的並且量子的某些性質同時只能夠展現一個,在量子力學當中,兩個粒子具有超距作用,不管距離多遠,只要你觀察其中一個粒子,就會塌縮成可以實測的本征態,另一個粒子會同時展現出另一個狀態,這就是量子纏結,這說明在量子世界中,因果是同時發生的,這個世界的所有東西都是被決定好的,每一步都是絕對精準的,客觀世界下的運動都是被安排好的,甚至連人的所謂自由意識都是不存在的,量子力學的核心概念就是波函數。在量子力學當中,一切都是由波函數描述的,波函數是形容基本粒子的,而基本粒子又組成了一切,所有一切事物都是由波函數來形容的。

如果你深入了解量子力學,你可能會覺得我們的世界都不是真實的,而是被設計出來的,曾經著名的企業家馬斯克表示:我們活在真實世界的概率只有10億分之一,雖然這個說法看上去天馬行空,但是馬斯克的觀點並不是憑空捏造的,而是基於他對科技發展趨勢的深刻了解,他發現,隨著科技的快速發展,我們的世界正在逐漸變得像是由某種高級文明所設計的復雜模擬,他認為,如果未來某個文明能夠輕易的創造出無數個仿真世界,那麽我們存在於真實世界的可能性就會變得微乎其微,這個觀點不僅僅引發了人們的深思,業激起了很多人廣泛的爭議。它觸及了我們對現實的理解、科技對我們生活的影響,以及我們在宇宙中的定位。如果說宇宙中真的存在高級文明,那麽我們的宇宙是虛擬的,這也是有可能的。

畢竟在我們的現實生湖中,確實存在虛擬世界,比如說我們平時玩的遊戲,遊戲本身就是一個虛擬世界,對於我們來說,我們能夠清楚的知道遊戲是虛擬的,但是對於遊戲裏面的人來說,它們並不知道它們所生活的世界是虛擬的,而且它們永遠都無法走出遊戲,既然如此,那麽我們的世界會不會和遊戲是一樣的,也是一個虛擬的世界,只是我們不知道而已,前段時間,來自西班牙巴斯克大學恩歷克·索拉諾領導的一組研究人員,利用IBM可提供雲存取的5個量子位元QX4量子電腦,在量子世界首次創造了量子生命,透過達爾文進化論模擬繁殖、變異、前進演化和死亡,或特許以用量子力學來解釋生命的起源,從地球之初的那團原始湯中,揪出最初導致生命誕生的量子演算法。

IBM的量子電腦有5個量子位元,研究人員用兩個量子位元建立了量子生命程式碼,一個用來表達量子生命的基因型,相當於人類世代相傳的遺傳密碼,另一個表達量子生命的表型,就像人類遺傳密碼在身體上的外在表現一樣,比如人類的血型、耳垂形狀等。和普通電腦不同的是,量子位元利用疊加態的特性,不僅可以表示「0」或「1」,還可以同時表示0和1的疊加,透過引入隨機性,研究人員用這兩個量子位元來編程繁殖、變異、前進演化和死亡,就像現實世界的真實生命一樣。科學家透過這些個體之間的相互作用,用4個量子位元產生一個新的個體,開始重復這個過程,總共超過了24000次,如果說這項實作成功,那麽人類也相當於造物主,利用量子電腦制造出了真正的量子生命。

既然人類能夠制造出完全的量子生命來,那麽對於更加高級的文明來說,它們想要制造出一個虛擬的宇宙來,也並不是一件困難的事情,所以現在很多科學家都懷疑我們的世界並不是真實存在的,而人類和其它物體最大的區別就在於,我們擁有自我意識,而這個自我意識是不是真實存在的?現在科學家還在積極的研究當中,著名的哲學家柏拉圖在【理想國】中曾經說過,被囚禁在洞穴中的人,看不見背後的火與一切事物,他們以為影子就是本體,假設突然有一個人需要走出洞穴,看見了真實的火光和外邊的世界,他是不願意再回到洞穴中的,我們所看到的世界,會不會就是高級文明設計出來的投影?小編認為,現在人類的科技有限,人類還無法解開這個奧秘,未來隨著人類科技的進步,說不定人類能夠解開世界的奧秘,對此,大家有什麽想說的嗎?