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第2章 逐梦微光

发表时间: 2024-08-12
结束了一天的巡逻工作,我拖着疲惫的身子回到了紫荆公寓的保卫处。

“这一天天的,可真够累人的。”

我嘟囔着,一头倒在了那张不算宽敞的床上。

“林风,起来啦,别躺着了,咱出去放松放松。”

同事小赵过来拉我。

“不去,你们玩去吧,我可没心思。”

我翻了个身,把脸埋在枕头里。

小赵无奈地摇摇头:“你呀,就知道学习,真成书呆子了。”

等他们都走了,我起身坐在床边,从枕头下摸出一本旧书,这是我从二手市场淘来的宝贝——一本关于物理学前沿的著作。

“唉,这上面的东西可真难懂。”

我挠挠头,嘴里嘀咕着,但眼睛却一刻也没有离开书本。

第二天,轮休的时候,我像往常一样奔向了图书馆。

一进图书馆的门,我就感觉自己像一条小鱼游进了知识的海洋。

“嘿,林风,又来啦!”

图书馆的管理员刘姐笑着跟我打招呼。

“嗯呐,刘姐,我来找找‘精神食粮’。”

我咧嘴一笑,快步走向熟悉的书架。

正当我在书架前搜寻的时候,一本关于量子物理的书引起了我的注意。

我刚把书抽出来,就听到旁边传来一个声音:“小伙子,眼光不错啊!”

我转头一看,是一位头发花白但精神矍铄的老者。

他戴着一副眼镜,眼神中透着智慧和温和。

“您过奖了,我就是瞎看看。”

我有点不好意思地挠挠头。

“别谦虚,能对量子物理感兴趣,可不是一般人。”

老者笑着说。

“老先生,其实我对量子物理只是一知半解。

就比如说那个量子纠缠,我怎么也想不明白两个粒子咋就能瞬间影响彼此呢?”

我迫不及待地向老者提出了心中的疑惑。

老者微微一笑,推了推眼镜说道:“小伙子,这量子纠缠啊,就像是两个有着心灵感应的双胞胎,无论相隔多远,一个的状态改变,另一个立刻就能感知到。

但这种感应可不是通过我们平常理解的那种方式传递信息。

你看啊,从量子力学的角度来说,两个处于纠缠态的粒子,它们共享一种特殊的量子态。

这种量子态使得它们之间存在一种超距作用,无论它们相隔多远,当其中一个粒子的状态被确定或者改变时,另一个粒子的状态会瞬间相应地改变。

这种现象不受时间和空间的限制。

这背后的原理涉及到量子力学的一些核心概念,比如波函数的叠加和坍缩。

你可以想象一下,这两个粒子就像是处于一个神秘的、超越我们日常经验的关联之中。”

我皱着眉头,努力理解着:“那这种现象在实际应用中会有啥大作用呢?”

老者耐心地解释:“这用处可大了去啦!

比如说在通信领域,能实现绝对安全的加密通信。

因为量子纠缠的特性,信息传递几乎无法被窃取或干扰。

在计算方面,可能会带来超级强大的量子计算机。

传统计算机采用的是二进制的比特,每个比特在同一时刻只能处于 0 或 1 的确定状态。

而量子计算机使用的是量子比特,可以同时处于 0 和 1 的叠加态。

这意味着量子计算机可以同时处理多个计算任务,效率大幅提升。

但目前啊,还有很多难题需要攻克。

比如如何稳定地控制量子态,怎样实现大规模的量子计算等等。

这当中涉及到极其复杂的物理过程和技术难题,需要科学家们不断地探索和创新。”

我听得入了神,又问道:“那像薛定谔的猫这种思想实验,是不是也特别让人费解?”

老者点点头:“没错,那只既死又活的猫,其实是在探讨量子世界的不确定性和观测者的影响。

在未观测时,猫处于生死叠加的状态,而一旦观测,波函数坍缩,猫的状态才确定下来。

这背后的原理很深奥啊。

你想想,这是不是挑战了我们日常对事物确定性的认知?

从微观的量子世界到宏观的我们能首接感知的世界,这种跨越本身就充满了谜题。

在量子世界里,粒子的状态在被测量之前是不确定的,处于多种可能状态的叠加。

但当我们进行观测时,这种叠加态就会坍缩为一个确定的状态。

而薛定谔的猫这个思想实验,就是把这种微观的不确定性放大到了宏观的层面,让我们更首观地感受到量子力学的奇特之处。”

我挠挠头说:“这感觉太奇妙了,就好像有一个我们看不见的神秘力量在操控着。”

老者接着说:“还有啊,像量子隧穿这个概念也很有趣。

按照经典物理,粒子无法穿越高于其能量的势垒,但在量子世界里,却有一定概率能实现。

这在半导体技术中就有重要应用。

从量子力学的角度来看,粒子具有波动性。

当粒子面对一个能量势垒时,尽管它的能量低于势垒的高度,但仍有一定的概率以波的形式穿透势垒。

这种现象在微观尺度下经常发生,是许多现代电子器件的基础。

比如在晶体管中,电子就可以通过量子隧穿效应实现快速的开关操作。”

我紧接着又抛出一个问题:“老先生,那量子霍尔效应是怎么回事呢?”

老者顿了一下,心里暗想:“这小子问题还真不少,这个有点不好解释啊。”

但还是很快组织语言说道:“量子霍尔效应啊,简单来说就是在低温强磁场下,电子的运动出现了特殊的规律。

在这种情况下,电子的运动轨道会量子化,电导会呈现出精确的量化值。

这一现象与材料中的电子能带结构和磁场的相互作用密切相关。

它不仅是量子物理中的一个重要现象,也为精确测量物理常数提供了方法。”

我继续追问:“那量子涨落又该怎么理解呢?”

老者心里一紧:“哎呀,这可有点难住我了。”

不过还是沉稳地回答:“量子涨落啊,就是在微观尺度下,能量会出现暂时的不确定性。

即使在看似真空的空间中,也会有能量的微小涨落。

这种涨落会产生虚粒子对,它们瞬间产生又瞬间湮灭。

这一概念对于理解微观世界的本质和一些基本相互作用的机制非常重要。”

我们就这么你一言我一语地探讨着,老者突然问道:“小伙子,聊了这么久,还不知道你叫什么名字呢?”

我赶忙回答:“老先生,我叫林宇,是这学校的保安。”

老者笑着说:“我叫张民,是这学校的教授。”

我们就这么你一言我一语地探讨着量子物理,时间不知不觉地过去了。

当他了解到我只是个保安,却有着强烈的求知欲时,他不仅没有轻视我,反而鼓励我:“小伙子,只要有梦想,就别怕路远。”