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科学的尽头是神学?让专家不安的双缝干涉实验,到底是什么?

2024-03-26科学

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现代科学认为我们的地球诞生于46亿年前,也就是太阳系诞生初期,在大约50亿年前,太阳系一片混乱,太阳诞生以后,吸收了周围大量的物质,所以太阳的质量占到了太阳系总质量的百分之99.86,剩下的八大行星和其它物质占到了太阳系总质量的百分之0.14,从占比上我们就能够知道太阳的质量非常大,在太阳系中一共有八大行星,它们分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,在八大行星当中,地球是唯一一颗诞生了生命的星球,生命的出现给地球这颗行星增添了很多色彩,尤其是人类出现以后,解开了地球上很多的奥秘,在人类科技发展的道路上,出现了很多伟大的科学家,比如说爱因斯坦、哥白尼、牛顿、伽利略等等。

这些科学家的出现给人类的科技发展起到了非常重要的作用,虽然现在人类已经解开了地球上很多的奥秘,但是在地球上依然存在很多人类无法解释的现象,有很多人认为科学的尽头是神学,在宇宙中存在科学无法解释的现象,所以需要神学来填补空白,科学越是深入探索本源问题,就越接近神秘和超自然的领域,科学讲究逻辑和实证,通过观察、实验、推理等方法来发现自然那规律,解释现象,预测结果,科学需要不断的研究、修改、更新,以适应新的发现和证据,科学对未知保持开放态度,鼓励探索和创新,而神学讲究信仰,神学需要维护、阐释、传播自己的教派,以适应新的环境和挑战。在古代,科学和神学没有明确的区分,很多哲学家都有科学家和神学家的身份。

他们试图用自然哲学来解释宇宙万物的本质和起源,并且用神或理性来支撑它们的观点,后来到了近代,科学和神学才开始分道扬镳,很多科学革命打破了教会对自然界的权威解释,很多科学家开始追求自由和真理,人类历史上最伟大的科学家牛顿,也是一位非常专注于神学研究的学者,相信很多人对牛顿并不陌生,牛顿一生承载了很多伟大的发现和成就,他不仅推动了物理学和数学的发展,也对现代科技、工程和社会产生了深远的影响,牛顿三大定律也被称为是牛顿运动定律,是他在物理学领域的杰出成就之一。这些定律包括第一定律,也被称为是惯性定律,它阐述了物体在没有外力作用下将保持静止或者匀速直线运动状态。第二定律是关于力和加速度的关系,它告诉我们力的大小与物体的质量和加速度成正比。

这一定律是工程和科学中的关键工具,因为它允许工程师计算出如何设计引擎或制动系统,以便使车辆或机器按照预期的方式运动或停止。第三定律则是关于作用和反作用的,它表明每一个作用都有相等大小但方向相反的反作用。这一原理解释了为什么火箭需要喷出废气来产生推力,以脱离地球引力。这一定律对航天工程和火箭科学的发展至关重要。牛顿在科学领域的成就很高,但是他在科学领域花费的时间并没有在神学领域花费的时间多,牛顿对圣经的诠释偏重于理性和历史的角度,他在解读圣经上大量使用了他自己的物理学和数学知识,牛顿的研究重点是基督教教义的研究和解释。他在晚年的时候写了很多与宗教相关的著作,其中最著名的是【自然神学的数学原理】(The Mathematical Principles of Natural Philosophy)。

这是一部宏伟的工程,包括三卷,涵盖了众多的话题,如牛顿对上帝的理解、圣经中的启示和神学的基本原理等等。此外,他还写了【早期基督教史】(The Early History of Christianity),这是一部关于早期基督教发展的著作,主要研究基督教的起源、发展和早期信仰的形成。同时,牛顿还研究了很多其他方面的神学问题,如末世论、圣经预言的解释等等。到现在为止,科学无法解释的问题,还是需要用到神学来解释,在我们现实生活中,确实有很多物质难以解释,比如说光子,光子就是一个非常神奇的东西,光子对于我们的生活来说非常重要,它给地球带来了光和热,使得地球能够拥有生命,但是光子本身却隐藏着很多不为人知的秘密,为了研究光子的奥秘,科学家们曾经还做过让人难以理解的双缝干涉实验。

在18世纪的时候,物理学界对光到底是一种波还是一种粒子产生了分歧,到了19世纪末20世纪初,波动派和粒子派都发展出了一套理论,每一派都坚信自己的理论才是正确的,为了证明光子的性质,在1961年,物理学克劳斯.约恩松率先开创了双缝干涉实验,用于检测光子的物理行为,也就是说这个实验能亲眼看到光传播的过程,进而判断出光究竟是粒子还是波,这个实验需要的东西很简单,就三样东西,电子枪、带有双缝的挡板、还有接收电子的屏幕,虽然需要的东西很少,但是具体实施起来却很复杂,这个实验对精度、环境的要求是很高的,普通人是不可能做这种实验的,第一个难点,如何稳定有效的发射电子?电子其实是很容易获取的,通电的灯丝发热之后就会释放出电子。

然后电子在电场中加速就能够形成电子束,看起来很简单,好像需要一个灯泡就可以了,事实上电子双缝干涉实验需要的是稳定,可控的电子,尤其是需要单电子的时候,更是难上加难,除了这个问题之外,还有一个难题,电子是带负电的,大量电子聚集在一起肯定会成斥力,从而发散开来,结果会导致穿过狭缝的电子数量不够多,这就需要利用磁场来约束电子束,让其沿着某个固定方向飞行,目前来说,人类的科技已经很成熟了,但是在100多年前,这个技术还是非常困难的。当时的实验步骤如下:1、将光源放在距离双缝板一定距离的地方,可以用激光、白炽灯等各种灯源,但是需要注意光源的稳定,2、在光源和双缝板之间放置一个屏幕,以便观察干涉图案。屏幕可以是白色的纸张或者是其它反光材料。

3、将双缝板放在光源和屏幕之间,使得光线通过两个小孔射向屏幕,缝隙大小要相同,并且尽量小到只允许光子单个通过,4、在适当的光线条件下,观察屏幕上的光斑分布情况,根据实验条件不同,会出现不同的干涉条纹,5、对屏幕上的光斑进行测量并记录数据,计算出干涉条纹的间距和数据等参数,以便后续的分析,实验结果主要是通过观察干涉条纹来推断光子的波粒二象性和量子力学的基本原理,在双缝干涉实验中,当光线穿过双缝板时,会形成一系列交替明暗的干涉条纹,这些条纹的形成是由于光子在穿过双缝板时,相互干涉产生的结果,按照经典物理学的解释,光子应该表现出粒子的性质,因此它们应该通过双缝板上的两个小孔中的其中之一。

撞击屏幕上的一个点,然而,在实验中观测到的情况却和这种解释不同,实验证明,当光线穿过双缝板时,它们并不只是像粒子一样直线飞行,而是会发生波动,形成干涉条纹,这说明光即具有波动性又具有粒子性,就在科学家还在争论光到底是粒子还是波的时候,法国科学家德布罗意提出光具有波粒二象性,这个结果表明光既是一种粒子也是一种波,看到这里,相信很多人都会产生一个疑问,就是为什么会出现这种情况?科学家认为,当这个实验没有观测者的时候,粒子处于叠加状态,这个叠加状态通过双缝的时候,有一半通过A缝隙,另一半通过B缝隙,没有观测者的时候就意味着没有人能够证明光子走了哪条缝隙,这个时候的粒子又处于叠加状态,看到的现象就是粒子形态。

但是由于粒子非常渺小,所以没有人能够直接观测到它,在实验中,如果只看结果不看过程,那么科学家永远都不可能知道光到底是从哪个缝隙中穿过去的,这就会导致光子一直处于叠加状态,最后形成干涉条纹,但是如果要让粒子的叠加状态坍塌,那么就必须对实验进行观察,因为观察的原因,所以光子的路径就被锁定了,最终干涉条纹就消失了,这个实验对后来科学发展起到了非常重要的作用,它揭示了自然界的规律——波粒二象性,这一发现改变了我们对光的理解,也为量子力学的发展奠定了基础,此外,双缝干涉实验还对哲学产生了深远影响。它挑战了我们关于现实、观察者和测量的传统观念。在这个实验中,观察者的存在会影响实验结果,这被称为「观察者效应」。这种现象在量子世界中非常普遍,但却与我们的日常经验相悖。

双缝干涉实验被很多科学家称为是一个恐怖的科学现象,它挑战了我们对世界的理解。尽管我们已经对它有了深入的了解,但仍有许多未解的问题等待我们去探索。这个实验不仅证明了光的波动性,也揭示了自然界更深层次的规律。即使像牛顿、爱因斯坦这样的天才也无法完全理解其背后的原理,这正是科学的魅力所在。而在量子力学当中,双缝干涉实验只是其中一个让人难以理解的实验,还有很多实验让科学家难以置信,一说到量子力学,很多人的第一反应是诡异、恐怖、奇怪,毕竟它和经典物理学不一样,著名的物理学家玻尔曾经说过:如果谁不为量子力学感到困惑,他就还没有理解它。当年爱因斯坦的决定论认为世界是客观存在的,不管你去不去观察它,它都存在。

而哥本哈根诠释则认为量子力学的本质上是不确定的,量子系统的描述是概率性的,是测不准的并且量子的某些性质同时只能够展现一个,在量子力学当中,两个粒子具有超距作用,不管距离多远,只要你观察其中一个粒子,就会坍缩成可以实测的本征态,另一个粒子会同时展现出另一个状态,这就是量子纠缠,这说明在量子世界中,因果是同时发生的,这个世界的所有东西都是被决定好的,每一步都是绝对精准的,客观世界下的运动都是被安排好的,甚至连人的所谓自由意识都是不存在的,量子力学的核心概念就是波函数。在量子力学当中,一切都是由波函数描述的,波函数是形容基本粒子的,而基本粒子又组成了一切,所有一切事物都是由波函数来形容的。

如果你深入了解量子力学,你可能会觉得我们的世界都不是真实的,而是被设计出来的,曾经著名的企业家马斯克表示:我们活在真实世界的概率只有10亿分之一,虽然这个说法看上去天马行空,但是马斯克的观点并不是凭空捏造的,而是基于他对科技发展趋势的深刻了解,他发现,随着科技的快速发展,我们的世界正在逐渐变得像是由某种高级文明所设计的复杂模拟,他认为,如果未来某个文明能够轻易的创造出无数个仿真世界,那么我们存在于真实世界的可能性就会变得微乎其微,这个观点不仅仅引发了人们的深思,业激起了很多人广泛的争议。它触及了我们对现实的理解、科技对我们生活的影响,以及我们在宇宙中的定位。如果说宇宙中真的存在高级文明,那么我们的宇宙是虚拟的,这也是有可能的。

毕竟在我们的现实生湖中,确实存在虚拟世界,比如说我们平时玩的游戏,游戏本身就是一个虚拟世界,对于我们来说,我们能够清楚的知道游戏是虚拟的,但是对于游戏里面的人来说,它们并不知道它们所生活的世界是虚拟的,而且它们永远都无法走出游戏,既然如此,那么我们的世界会不会和游戏是一样的,也是一个虚拟的世界,只是我们不知道而已,前段时间,来自西班牙巴斯克大学恩里克·索拉诺领导的一组研究人员,利用IBM可提供云访问的5个量子比特QX4量子计算机,在量子世界首次创造了量子生命,通过达尔文进化论模拟繁殖、变异、进化和死亡,或许可以用量子力学来解释生命的起源,从地球之初的那团原始汤中,揪出最初导致生命诞生的量子算法。

IBM的量子计算机有5个量子比特,研究人员用两个量子比特创建了量子生命代码,一个用来表达量子生命的基因型,相当于人类世代相传的遗传密码,另一个表达量子生命的表型,就像人类遗传密码在身体上的外在表现一样,比如人类的血型、耳垂形状等。和普通计算机不同的是,量子比特利用叠加态的特性,不仅可以表示「0」或「1」,还可以同时表示0和1的叠加,通过引入随机性,研究人员用这两个量子比特来编程繁殖、变异、进化和死亡,就像现实世界的真实生命一样。科学家通过这些个体之间的相互作用,用4个量子比特产生一个新的个体,开始重复这个过程,总共超过了24000次,如果说这项实现成功,那么人类也相当于造物主,利用量子计算机制造出了真正的量子生命。

既然人类能够制造出完全的量子生命来,那么对于更加高级的文明来说,它们想要制造出一个虚拟的宇宙来,也并不是一件困难的事情,所以现在很多科学家都怀疑我们的世界并不是真实存在的,而人类和其它物体最大的区别就在于,我们拥有自我意识,而这个自我意识是不是真实存在的?现在科学家还在积极的研究当中,著名的哲学家柏拉图在【理想国】中曾经说过,被囚禁在洞穴中的人,看不见背后的火与一切事物,他们以为影子就是本体,假设突然有一个人需要走出洞穴,看见了真实的火光和外边的世界,他是不愿意再回到洞穴中的,我们所看到的世界,会不会就是高级文明设计出来的投影?小编认为,现在人类的科技有限,人类还无法解开这个奥秘,未来随着人类科技的进步,说不定人类能够解开世界的奥秘,对此,大家有什么想说的吗?