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微观世界和宏观世界的界限在哪里?

我们在讨论物理时,常常会说现代物理是由“两大支柱支撑起来的”,这两大理论,其实就是“相对论”和“量子力学”,它们共同支撑起来了现代物理学的穹顶,我们现有对宇宙的了解,其实都是建立在这两大理论上,可是在这里也会产生一个疑问,为什么这两大理论要分开来谈,而不是把它们合并到一起呢?

微观世界和宏观世界的界限在哪里?

原因其实很简单,相对论和量子力学之间“存在矛盾”,有一些特殊的物理现象,我们目前还没办法解释,一旦想要衡量的物理量达到了一个“十分大”或者“十分小”的程度时,我们的物理知识就会出现偏差,例如我们都知道宇宙中最快的速度是光速,但是宇宙本身膨胀的速度,就是超过光速的,这是因为宇宙本身太过庞大,膨胀一秒钟制造出来的空间远比,光速飞行一秒的时间要长。

其次,在微观的量子领域,也有一个现象超过了光速,那就是“量子纠缠”,在微观的世界中同样存在一个让人感觉困惑的现象,那就是量子之间的纠缠状态,相互作用的速度也是超过光速,并且可以无视距离的,就像是一种“超远距离传送”,当然我们目前只能利用量子之间的纠缠状态来进行“量子通信”,可以做到完全保密并且瞬间通讯,可以说十分的高效。

微观世界和宏观世界的界限在哪里?

除了量子纠缠以外,在量子力学中还有许多难题,至今都没有一个确切答案,这代表量子力学体系还不够完善,在未来会被新的知识填充,并且进行相对的改变,这也是为什么我们不把量子力学和相对论混为一谈的原因,因为两者之间存在矛盾,这也就代表双方都存在一些不够完善的缺点。

这也是科学理论无法避免的一个问题,虽然科学家都想找出完美的理论,但是随着科学的发展,我们总是可以发现旧理论存在很多问题,这并不是因为旧理论不够严谨,只是因为基础科学限制,导致了我们无法看得更远。

微观世界和宏观世界的界限在哪里?

因此我们把日常生活中的世界称为“宏观世界”,量子之间相互作用的世界被我们称为“微观世界”,一切可以用眼睛看到并且观察到的物体,都是属于宏观世界中的,宏观世界其实也是整个可观测宇宙,在向上增加或许就只是宇宙本身了,而在我们很难用肉眼观察的世界中也存在物理规律,为了很好的区分,我们把他们称为“微观世界”。

你可能会好奇,宏观世界和微观世界有没有一个具体的区分呢?毕竟我们的肉眼观察能力不算强,一些微小的物体就无法观察,但是在微观的世界中还是存在微生物的,这些微生物也属于宏观世界,因此我们口中的微观世界常常是指于一亿分之一厘米的物体,这个长度也是微观于宏观的界限。

微观世界和宏观世界的界限在哪里?

在微观世界中隐藏着很大的能量,我们的宇宙就是诞生于一个极其小的奇点,宇宙中的恒星在生命尽头,也会被极致的压缩,如果恒星的质量不足就会被压缩成为一个“中子星”,整个中子星具有超高的质量和密度,就像是一个硕大的原子核,核能源也是利用核裂变反应产生极大的能量,这些都是微观世界中神奇的反应。

从上面的例子我们就可以看出来,越是微小的物体就越不能被我们忽视,在广阔的宇宙中,我们不仅仅要注意哪些神奇美丽的星球,也要观察物体的最小组成部分,才可以破解更多的难题,因为一切物体都是由粒子组成的,只有从微观的层面提高,才可以帮我们加强材料的强度和可用性,近些年来,人类通过量子领域的研究,就解决了很多新材料的问题,在未来想要进入太空,必须掌握更好的材料,这也就需要我们从微观入手。

微观世界和宏观世界的界限在哪里?

很多科学家也在试图找出一个“大一统”理论,完美的解释整个宇宙,并且把量子力学和相对论结合,可惜的是,科学家提出了很多理论,比如“弦理论”就是其中被大家认可的一个理论,但是这些理论都无法证实,只能等待科学不断发展,才能解决这个难题。

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