隐藏的宇宙
[美] 肖恩·卡罗尔
前言 不要害怕
不是说非得是个理论物理博士才会对量子力学谈虎色变。但量子力学并不伤人。
也许看起来有点奇怪。量子力学是我们理解微观世界的最佳理论,描述了原子和粒子如何通过自然作用力相互作用,预测实验结果的精确程度也让人叹为观止。当然,也有人说量子力学很费解、很神秘,简直就是魔法。但是专业的物理学家偏生就应该对这样的理论甘之如饴。他们一直都在进行涉及量子现象的复杂计算,还建造了庞大无匹的机器,专门用来检验量子理论预测的结果。我们肯定不是想说,物理学家一直都在弄虚作假吧?
他们没有弄虚作假,但他们也没有对自己做到百分之百地诚实。一方面,量子力学是现代物理学的核心和灵魂。天体物理学家、粒子物理学家、原子物理学家、激光物理学家——所有人、任何时候都在用量子力学,他们也全都很擅长量子力学。量子力学并非只是个让人难窥堂奥的研究领域。在现代科技中,量子力学无处不在。半导体、晶体管、微型芯片、激光和计算机内存全都要靠量子力学才能发挥作用。从这个角度来说,必须要有量子力学,才能让我们周围这个世界最基本的特征变得有意义。从根本上讲,所有的化学过程都需要用到量子力学。要理解太阳为何闪耀、桌子为何坚实,你都需要量子力学。
假设你闭上了眼睛。希望你看到的是一片黑暗。你可能会觉得当然会这样,因为没有光进入眼睛。但这个判断并非完全正确:任何有温度的物体都无时无刻不在发射波长比可见光略长的红外线,这样的物体也包括了你的身体。如果我们的眼睛对红外线跟对可见光一样敏感,那么就算闭上眼睛,我们也会被我们眼球本身发出的所有光线亮瞎。但我们眼睛里充当感光器的视杆细胞和视锥细胞非常聪明,只对可见光敏感,对红外线视而不见。这些细胞是如何做到的?最后的答案也要归结到量子力学。
量子力学不是魔法,而是我们对现实世界最深刻、最全面的看法。就我们目前所知,量子力学并非只是对真实情形的模拟,量子力学本身就是真实。如果出现意料之…