科學探索總是一遍又一遍地刷新人們認知，如今有4個理論已經(jīng)被人們證實，或許能夠揭開宇宙的奧秘，帶領(lǐng)人類文明走向新的高度，但這對于人類來說是難以接受的。

宇宙空間

可怕的隧穿效應

從量子力學的微觀層面來講，世界上的一切都是由微觀粒子組成的，包括人類本身。

有了這樣的理論基礎(chǔ)，我們就可以將隧穿效應理解為當微觀粒子的總能量小于勢壘高度時，粒子仍舊會穿過這一勢壘高度。

隧穿效應

我們可以通俗地將粒子看作一個發(fā)條車，而勢壘高度就是小山坡，只有當車的動力足夠，才能夠爬上去。

隧穿效應

而在量子力學當中，發(fā)條車不僅會在動能不夠的時候爬過小山坡，而且還會從中間穿過去，這是令人匪夷所思的。

就像是穿墻術(shù)一般神奇，當然其中只有少部分粒子可以實現(xiàn)。

科學家將其歸結(jié)為量子世界的不確定性，當粒子處于微觀世界時能量和時間成了共軛量。

所謂的共軛量就是一組“共生”關(guān)系的量，當你測量其中一組時，另一組量就不具備觀察性。

具有共生關(guān)系的量

也就是說，在極端的時間內(nèi)由于人類對時間的觀察，使得能量具有不確定性，一部分粒子趁著這個間隙，穿過了勢壘高度。

1960年，加埃沃為了驗證隧穿效應存在的真實性，他分別對兩塊金屬電池進行加壓，中間的絕緣結(jié)構(gòu)被稱為隧道。

后來，加埃沃將隧道置換為超導體，在對其進行增加電壓的情況下，即使在更低的溫度環(huán)境，電子仍舊能夠穿過超導體，使其產(chǎn)生大量的電流。

這一理論被證實之后，完全打破了經(jīng)典理論對于勢壘高度和能量的關(guān)系，科學家一時間難以接受。

神奇的量子疊加態(tài)

關(guān)于量子疊加態(tài)理論，相信大家都聽說過薛定諤的貓試驗，后者便是對前者的認知概念解讀。

薛定諤的貓概念

薛定諤將一只貓放入到密封的箱內(nèi)，其中還有一根毒氣管，有50％的概率會噴出毒氣。

一段時間之后，人們無法得知當中的貓究竟是怎樣的狀態(tài)，只有打開盒子，才能知曉一種結(jié)果。

而在量子世界當中，這種狀態(tài)是可以疊加的，也就是說，貓既是存活又是死亡。

這是因為，量子世界沒有人為的干擾，粒子的狀態(tài)便具有不確定性，這也就是著名的量子疊加態(tài)。

量子概念圖

該理論雖然“高冷”，可科學家表示，能夠被運用于信息保密工作當中。

由于疊加態(tài)的不確定性，使得信息安全比傳統(tǒng)的密鑰保存更具有安全性。

量子疊加狀態(tài)還包含了微觀的量子糾纏狀態(tài)，兩個糾纏狀態(tài)下的量子，不論相隔多遠，仍舊能夠隨著另一個量子的變化而變化。

《三體》當中，三體人之所以能夠在4光年之外，通過質(zhì)子實時觀察到人類的一舉一動，就是利用了量子糾纏原理。

量子糾纏

但在愛因斯坦的相對論當中，信息是無法超光速運動的。

舉個簡單的例子，假如一個人位于地球，另一個人位于三體星球，當后者向前者傳遞信息，至少也要4年之后才能被接收到。

同樣的道理，我們在地球上觀測到的超新星爆炸，很有可能在幾十萬年之前就已經(jīng)發(fā)生了。

顯然，量子糾纏和超光速是巨大的悖論，但并不意味著愛因斯坦的相對論就是錯誤的。

科學家研究表示，愛因斯坦的相對論適用于宏觀世界，而量子糾纏只適用于微觀世界。

相對論

當然，后者究竟是怎樣的原理，就連科學家也不知道，不過，這樣的認知在當時顯然是困惑了科學家相當長久的一段時間，如今才被逐漸接受。

宇宙的起源說

在宇宙大爆炸理論出現(xiàn)之前，關(guān)于宇宙的起源人們眾說紛紜，有人說宇宙是蟲洞的物質(zhì)噴發(fā)之后形成的，也有人說是宇宙泡沫融合而成的。

宇宙大爆炸理論的出現(xiàn)，結(jié)束了人們對于宇宙起源的所有猜想。

該理論是指，宇宙在誕生之前是一個溫度無限高、壓力無限大、質(zhì)量無窮盡的奇點。

宇宙大爆炸

在某一刻，奇點突然炸裂開來，并向周圍不斷擴張，當中的物質(zhì)也朝著四周噴射。

這些物質(zhì)在長久的演變過程當中，發(fā)生了一系列反應，一部分物質(zhì)聚集起來，形成星球。

恒星則是氫元素為主的元素分子聚集體，在高溫高壓的環(huán)境下發(fā)生了核聚變反應。

該理論早在上世紀20年代就已經(jīng)被提出，后來人們又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了宇宙紅移現(xiàn)象、宇宙微波背景輻射，才逐漸將這個理論證實。

宇宙微波背景輻射是證實宇宙大爆炸的關(guān)鍵證據(jù)，科學家觀測它的頻譜，從而描繪出了黑體輻射，這是宇宙爆炸的證據(jù)。

黑體輻射

2010年，天文學家又進一步觀察到宇宙微波背景輻射更清晰的圖像，這個理論也被更多的人所重視起來。

既然宇宙爆發(fā)于一個奇點，那么科學家猜測，在無數(shù)歲月之后，宇宙又會重回一個奇點。

這也是著名的宇宙坍塌理論，當然這個理論并沒有被證明，相關(guān)說法還有待商榷。

無法超光速

在愛因斯坦的相對論當中，有質(zhì)量、有信息的物體是沒有辦法超光速運行的，即使是微觀世界的量子，也無法超越光速。

光傳播

不論人類的技術(shù)多么先進，被加速的質(zhì)子最多只能達到光速的99％。

就像反比例函數(shù)，曲線趨近于對稱軸，卻又永遠都無法接近。

這個理論出現(xiàn)之后，人類是絕望的，要知道銀河系的直徑就有10萬光年，如果按照光速飛船的運動速度，那么我們需要10萬年才能橫穿銀河系。

可觀測宇宙半徑約為456億光年，也就是說，即使人類造出了光速飛船，也不可能在宇宙當中遨游。

人類或許將永遠被束縛在銀河系，甚至是太陽系當中。

太陽系中的行星

有人猜測，宇宙如此浩瀚，我們?nèi)缃駸o法觀測到其他星球的文明，是因為它們都被限制在了恒星系統(tǒng)當中。

更加令人絕望的是，人類很有可能無法認知宇宙。

因為科學界主流的觀點認為，宇宙的邊界是在超越光速膨脹的，按照愛因斯坦的相對論講，宇宙邊界沒有質(zhì)量和信息。

那么邊界又是什么呢？也許人類永遠也無法認知，畢竟我們沒有辦法超光速，也不可能看到宇宙邊界。

可觀測宇宙的邊界

但我們不應該如此悲觀，“只要思想不滑坡、辦法總比困難多”，目前固然沒有對策，但是不代表未來沒有。

有科學家便提出了蟲洞理論，即使沒有超光速，也能夠在宇宙當中自由穿梭。

蟲洞概念

總之，人類的科學發(fā)展?jié)摿κ菬o窮的，就連人腦都處于待發(fā)掘狀態(tài)，只要我們努力，就一定能夠在未來發(fā)展為高級文明。

參考資料

[1]、蘇曉琴. 宏觀量子疊加態(tài)(薛定諤貓態(tài))特性． 《 CNKI 》

[2]、黃志洵. 波導量子隧道效應與超光速微波的研究． 《 CNKI 》

[3]、趙樹森. 時間,空間,星系與人類 關(guān)于宇宙大爆炸的故事． 《 VIP 》