四个你或许无法接受，但已经被证明的神奇理论，看看有哪些？

相信很多小伙伴不管在哪个时刻听到“量子力学”四个字，眉毛都能拧出一个“川”字。

太难了。。听不懂。

在现代科学的发展下，有人能够理解量子力学了吗？显然还没有。

困扰科学家数百年的量子力学，涉及很多理论。

而除了量子力学，还有一些理论同样不被理解，但是皇天不负有心人，目前有一部分理论已经得到了证实。

但这些理论的证实似乎并没有让人们感到十分高兴。

还有好多课题等着我

有哪些理论让科学家们感到十分头疼？这些理论为何会被提出？又如何被证明出来？这些理论的证明有什么样的意义？

接下来我们就来了解一下，有哪四个神奇的理论已被证实？这些理论可能会让你感到无法接受。

“穿墙术”的量子隧穿效应

在传统力学中，当一个物体运动的过程中遇到障碍的时候，要么会停滞不前，要么就只能绕开或者直接翻越障碍。

但是当物体拥有的能量没有超过障碍物的势能，那么也无法越过。

但是在量子力学中，这个物体却可以直接从障碍物中直接穿过去。

量子隧穿效应图解一

具有崂山道士“穿墙术”的微观粒子可以穿入或穿越位势垒，即便位势垒的高度大于粒子的总能量。

这里的势垒就是势能比周围势能都高的地方，我们可以将其当做山的顶峰。

量子隧穿效应图解二

为什么人们难以理解这样一个理论，因为按道理来说，人同样是由粒子构成，世界上的万事万物都是如此。

除了证明出量子隧穿效应的真实性外，科学家还对粒子在量子隧穿的过程中发生了什么？

根据字面理解，我们会认为粒子的“穿墙术”是瞬间发生的一种现象，但是最近有科学家却发现，它的隧穿过程其实也会耗费一定时间。

法国街头的穿墙雕像

格里菲斯大学的科学家开展了相关实验，结果表明粒子的隧穿现象在瞬息之间发生，但这一说法并不准确，因为科学家测出的外延时间只是近似于零。

多伦多的科学家在一项铷原子穿越屏障的所花费的时间中，发明出了一种利用一些列复杂的激光和磁场来操纵原子态的跃迁的Larmor钟。

这个实验证明了，如果对隧穿时间进行正确的定义，那么量子隧穿现象就不是瞬息发生的行为。

物理实验室里的科学家

尽管让人难以接受，但是这样的理论确实被科学家们证明出来了，并且在现代社会也有了相关的应用。

• 量子隧穿效应的应用

比如在有机化学反应中，一些含活性中间体的反应和一些酶催生的生活反应里，酶能够使用量子隧穿效应转移电子、氢原子和重氢原子等的原子核，然后使得酶能够显著增加反应速率。

酶在人体中扮演着很重要的角色

“无法超越”的光速极限

科学家一直在不停地寻找除了地球之外，宇宙中第二颗甚至更多颗能够适合人类生存的星球。

但随着科学家的不断探索，我们会发现这些星球都离我们十分遥远。

目前发现最适合人类居住的第二颗星球：火星

如何去这些星球生活，就引出了一个最致命的问题：速度。

我们目前已知宇宙中最大的速度就是光速，即便我们飞船的速度达到光速，要飞到最近一颗恒星也需要花费四年时间。

于是科学家们就想到了超光速，在宇宙大爆炸理论中，奇点在爆炸时，宇宙膨胀的速度确实超越光速，但是我们人类能够超越光速去遨游太空吗？

答案是不能，如果根据质量和能量的变化，粒子的质量变能量，那么要使速度越大，达到的能量就需要越大。

如果我们想要接近光速或者超越光速，那么物体的质量也会无限大。

飞天梦想已经实现

所以爱因斯坦在相对论中，提出了光速极限的问题。

任何有质量的物体运动的速度只能无限接近光速，既不能达到也无法超过。

而光速之所以是最大的速度，是因为光子没有质量。

根据计算，光在真空中的运动速度达到299,792,458m/s。

我们知道黑洞中的宇宙射线已经以很快的速度在运行，但是它的速度仍然只能无限趋近于光速。

人类目前还没有办法达到光速

而目前我们建造的大型强子对撞机，能够使粒子的速度加快到299,792,455m/s，但仍然没能达到光速。

对于抱有去宇宙旅行，并且移民太空的人类来说，这个理论的证明当然并不是一件好事。

本身我们依靠光速也很难在短时间内达到想要移民的星球，何况我们现在根本就没有办法制造出能够达到光速的宇宙飞船。

所以人们难以接受这个理论也是情有可原，对于那些想要实现超光速的科学家来说，那么进行时空扭曲，或许还有实现的可能。

毕竟过去宇宙在膨胀的时候，速度就可以超越光速。

大型强子对撞机

“不同人生”的叠加态

科学家们曾经进行过这样一组实验：双缝干涉实验。

通过这组实验，科学家发现了微观世界中的一个量子系统里，几个量子态会出现归一化线性组合，形成一种叠加态。

当时科学家进行这一实验的目的，只是为了争论“光到底是粒子还是波”。

杨氏双缝干涉实验图

结果科学家发现，当单个光子通过单缝板的时候，呈现的就是一条竖线，这说明光是由粒子组成。

但是当单个光子穿过双缝板时却出现了多条竖线的干涉波纹，那光子又变成波了？

显然并不是这样，当科学家在两旁架起观察装置的时候，干涉波纹却消失了。

爱因斯坦对此的解释是光具有波粒二象性，但很显然有很多人并不认可。

双缝实验示意图

在此之前，与爱因斯坦在同一战线的薛定谔也做过一个思想实验，也就是我们熟知的“薛定谔的猫”，在这个实验中，被关在不透明箱子中的猫，由于放射性原子的半衰期仅有一半的几率会衰变，所以此时的猫就呈现出了“死-活叠加态”。

爱因斯坦和薛定谔似乎一直站在量子力学的对立面，并且对量子力学中的叠加态并不认可，但科学家确实通过相关实验证明了这一理论的合理性。

爱因斯坦相对论

“一炸生万物”的大爆炸宇宙论

关于宇宙如何诞生，目前最主流的说法就是大爆炸宇宙论。

宇宙是在138亿年前，由一个致密的奇点爆炸而来。

在奇点爆炸后，大量的物质喷射而出，宇宙体系就由这些物质组合而成，并且在很长一段时间里，一直不停地膨胀，直到现在。

虽然对于大爆炸宇宙论本身，科学家还没有完全证明其正确性，但是与之相关的几个理论却已经得到证明。

超新星爆炸

比如宇宙膨胀，第一个发现宇宙在膨胀的是美国科学家埃德温·哈勃。

1929年哈勃在加利福尼亚州帕萨迪纳的卡内基天文台，观测到了星系红移的现象，并且他通过对每个星系中被称为仙王座的可变恒星表观亮度的观察，来测量它们的相对距离。

结果证实那些遥远星系正在远离地球，也就是说宇宙还处于膨胀状态。

而这些星系的红移与星系和地球的距离成正比，距离越远的星系，未来也会一直远离我们。

星系天文学创始人:埃德温·哈勃

此外在大爆炸宇宙论中，还提出爆炸时的高温现象。

现在宇宙中没有这样的高温是因为在膨胀过程中，温度逐渐下降。

现在这个膨胀现象一直没有结束，而宇宙也无法达到绝对零度。

随后在1964年，美国贝尔电话公司的工程师彭齐亚斯和威尔逊，在调试巨型喇叭形天线的时候，接收到了一种毫米波的微波干扰，并且这个干扰的强度，随时随地在各个方向都没有发生变化。

之后经过计算和研究，得出的辐射温度为2.7K，也就是宇宙中存在各向同性的微波背景辐射，被称之为3K宇宙微波背景辐射。

这些证明为科学家验证大爆炸宇宙论提供了有力的理论背景。

宇宙微波背景辐射

科学的世界总是有很多我们无法理解的现象，除了这四个神奇的伦理之外，科学界还有很多令人抓狂的理论，这些理论其实都是基于一定的现象才被提出，但是要证明它们的合理性还需要科学家继续努力。