人类文明能有现在的成就,能够走出地球探索宇宙,能够不断揭开这个世界的奥秘,依靠的是不断进步的科技。自从人类数百年前走进科技发展的时代之后,人类文明也迎来了飞速发展时期,而不断出现的科学理论是促进人类文明快速前进的保障。

人类在数百年的科学发展历程中,出现了很多的科学理论,大部分的科学理论还在人们的理解范围之内,能够让人们接触。可是有四个已经被证实的科学理论却不是,它们每一个都让人们难以接受,完全颠覆了人们的认知。下面我们就一起去看看这四个科学理论到底有何奇特之处。

一,量子力学中的叠加态,对于量子力学,相信现在的很多人们都听说过。而量子力学也是21世纪最伟大的科学研究项目,量子力学主要是研究微观领域的奥秘,通过微观领域的研究来揭密这个世界的本质。而量子力学中有很多的研究都是让人们难以接受的,颠覆人们的认知,叠加态就是其中之一。

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叠加态,或称叠加状态,是指一个量子系统的几个量子态归一化线性组合后得到的状态。简单的理解就是在宏观世界中本来不可能同时存在的两个事件在量子世界就有可能同时存在,比如生和死。

如果我们把一只猫关进一个密闭的盒子,用枪对盒子射击,这支枪的扳机是由原子衰变扣动的,那么我们便无法知道这只猫究竟是死还是活,因为原子的是否衰变是一个随机事件。在量子力学中,我们便把这只猫所处的状态称为死与活的叠加状态。

如果是在宏观世界中,猫的状态只可能有一种,要么活着要么死亡,不可能两者共存。在我们的常识中,上和下,左和右,生和死等都是相互排斥的事物。任何事物都有两面性,传统力学世界中,事物的两面性不可能同时存在,在同一个时间和空间只能呈现一种状态,比如你活着不可能说你死亡了。可是在量子力学中,叠加态可以允许相反的事物同时存在,你活着的状态和死亡的状态同时存在。

可能很多人觉得,这不是十分荒诞吗?怎么可能会有这样的事情存在?但是科学家通过量子力学试验证明了叠加态理论的正确性。比较著名的实验就是我们高中时候就做过的双缝干涉实验。当我们进行单个电子的双缝干涉实验时,两条狭缝上都留下了这个电子干涉过的条纹。一旦我们用专门的仪器观察电子进行,干涉条纹便消失了。对此的解释是这样的:当我们不进行观察时,电子具有波动性,因此能弥散开来,留下条纹;一旦我们展开观察,就有一个光子撞击了这个电子,这个电子便具有了确定的位置,呈现出粒子性,直线传播而无法干涉这两条狭缝。在不观察时,由于电子没有确定的位置,电子便是在各种位置的叠加状态,而人的观察使得这个电子退出了叠加状态。

这个试验向人们展示了一个匪夷所思的结论:我们的这个世界事物都是随机产生的,在没有被我们观察的时候,它们都处于随机状态,只有在被观测的时候才表现出一定的规律,比如我们没有抬头看月亮的时候,月亮可以在任何位置,它也可以不存在。只有当我们抬头观测月亮的时候,它才会出现固定的位置。叠加态看上去非常荒诞,但它却是量子力学中被证实的科学理论,很多人对此难以接受和理解。

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二、隧穿效应,量子力学中还有一个颠覆人们认知的隧穿效应。量子隧穿效应指的是,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。

我们举一个例子来说明,比如,我们都知道粒子是有一定的概率可以穿墙而过的,而宏观事物是由基本粒子构成的,比如一个人也是由基本粒子构成,理论上来讲,一个人也是有一定概率可以穿墙而过。

可是这样的事情在现实世界你见过吗?当然没有见过,穿墙而过的情景只出现在一些科幻小说作品中或者虚构影视作品中。现实世界是无法实现的,可是用量子力学的隧穿效应却告诉我们,人也是有一定概率可以穿墙而过,只不过这个概率极小,小到可以忽略不计的程度。

有人通过建立定态的薛定谔方程估算出一个人穿墙而过的概率为10^-100数量级,可能很多人对于这个数字没有直观的认知。我们用更简单的道理来说明,如果你每秒撞墙一次,等宇宙毁灭了数亿亿次,你才有可能成功穿墙而过一次,这个概率小到接近零,但是这个非零概率却真实存在。

三、宇宙大爆炸理论,如果要问宇宙中最神秘的奥秘是什么?相信很多人都会说这是宇宙的起源之谜。没错,科学家都想搞明白宇宙是如何诞生的?而现代科学对于宇宙的起源称之为宇宙大爆炸理论,猜测在138亿年前,一个质量无限大,体积无限小的奇点发生了大爆炸从而诞生了宇宙。

宇宙是由一个几乎没有体积的点发生大爆炸之后不断膨胀而来的?这样的事情完全颠覆了人们的认知,很多人们都怀疑宇宙大爆炸的真实性,都不愿意相信如此浩瀚广阔的宇宙是由一个神秘的奇点大爆炸而来。但是宇宙大爆炸理论,却得到了众多证据的支持,比如宇宙微波背景辐射、哈勃红移、宇宙各向同性、宇宙元素丰度等等。

虽然对于宇宙的起源还有很多未解之谜,但是目前的宇宙大爆炸理论却是解释宇宙诞生和演化的最佳理论,我们现在对于宇宙的一切研究和探索都是基于宇宙大爆炸理论而进行的,如果未来科学家发现宇宙的起源还有其它的理论,现有的一切宇宙研究理论有可能都将翻倒重来。

四、光速限制理论,在人们的常识中,一个物体的速度是可以没有限制的不断加速,而人类也正是在科技的帮助下,实现了一个个速度的突破才能够走遍地球的每一个角落,才能够走出地球。可是科学的发展却给速度加了一道枷锁,即光速限制论。

根据爱因斯坦相对论,任何有质量的物体速度只能无限接近光速,而不能达到甚至超过。光子的速度之所以能够达到光速,是因为光子没有质量。虽然光速限制理论让人们难以接受,但是它已经被众多实验所证实,比如无论我们制造多么强大的加速器,能把质子加速到光速的99.99999%,甚至在小数点后多加几个9,也不可能把质子加速到光速。

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光速限制理论的证实让很多人们对于人类的未来充满担忧,要知道人类未来之路必然是在宇宙,可如果飞船的速度只能无限接近光速,面对浩瀚的宇宙我们能够探索到达的范围非常有限。比如银河系的直径达20万光年,以光速飞行还需要20万年才能穿越,光速限制理论也就意味着人类有可能永远也无法走出银河系。

而宇宙还在以超光速向外膨胀,星系之间不断远离,未来有可能我们将观测不到任何的星系和天体。光速限制理论会限制人类的未来,那么光速真的无法到达或突破吗?科学家当然不信这个邪,虽然通过无数次的实验已经证实有质量的物体速度却是只能无限接近光速,但是科学家还是在不断进行研究,期望通过另外的道路来突破光速的限制,实现未来人类的星际航行之梦。

以上四个已经被证实的科学理论,每一个都超出人们的认知,虽然一时让人们难以接受,但是它们在目前人类的科学体系里是正确的。当然科技是不断向前发展的,现在正确的科学理论在未来有可能未必就是正确的,而人类能够不断创造奇迹,不断向前发展,正是靠着不断打破常规,打破原来认为不可能的事情实现的。

随着人类科技的快速发展,未来会有更多不可思议的科学理论出现,同时也会有更多的科学理论被人们接受和理解,只有科学的不断更新和前进,人类文明才能不断进步并最终站在宇宙文明的金字塔顶端,成为宇宙的霸主。