有哪些科学知识颠覆了你的三观?
第一,自然界很多动物的性别是不固定的。
我们不是在讨论雌雄同体。比如我们最常见的鳗鱼,黄鳝,幼年时出现雌性,成年后达到一定长度会发生性反转,由雌性变为雄性。类似的还有红鲷鱼等等。
还有一种神奇的虫子——海扁虫,是一种雌雄同体的生物。因为做雌性父母的能量消耗是做父亲的好几倍,所以这类生物往往通过争斗来决定对方的性别。
战斗中的海扁虫
第二,光不一定是直线传播的。
即光的干涉衍射,即光通过一个狭窄的缝隙后,在后续的屏幕上呈现出一条垂直的条纹。一般来说,干涉呈现等间距条纹,衍射条纹不等距,直接在图上就不用多说了。
光干涉简图,干涉条纹等间距。
有一种特殊的衍射叫做泊松亮斑,是一个不透明的小圆盘被激光束击中,投射到后续屏幕上的圆盘阴影中心会有一个亮点,即泊松亮斑。
中央亮点是泊松亮点。
第三,物质波
如上所述,光的衍射是波特才有的现象。光同时具有波和粒子的各种特性,即波粒二象性。根据德布罗意提出的物质波理论(这里通俗易懂的解释肯定有漏洞,请不要在意),物理粒子也有波动,也就是说,任何微观粒子既是粒子又是波。那么由微观电子组成的电子束就可以自然衍射(这也是实验证实的)。
物质波颠覆了我们之前对物质的认识。
如果上面的话还不够清楚的话,所谓物质波就是用白话文说的。组成你我的基本粒子在某个时间点的位置是不确定的,但它们有很大概率出现在某个地方。也就是说,你和我,由成千上万的千千粒子组成,理论上可能出现在任何地方,但总体来说,我们在宏观世界中的位置是相对确定的。一句有趣的话:如果你有无限的时间,不断地撞向一堵不会被摧毁的墙,也许你会撞向永恒,有一天你可以穿墙而过!
第四,“不可观察的实验”
我们已经讨论过物质波。电子束可以通过两个狭缝相互干涉,通过两个狭缝的电子会在后续的荧光屏上做出等间距的痕迹。那么如果不使用电子束,而是一次发射一个电子,来回发射多次呢?一个有趣的现象出现了。
如果我们发射一个电子,不管它是从两个狭缝中的哪一个出来的,另一个狭缝都是完全空的,理论上不会出现干涉发射现象——没有办法干扰自己,这是显而易见的事情,那么实验现象一定是无数光点组成的两条垂直的条纹。
事实并非如此。经过无数次发射,荧光屏上出现了清晰的干涉条纹,即许多等间距的垂直条纹。这说明这个电子同时出现在两个缝中,并对自身产生了干扰!
电子会自我干扰。
然而,更神奇的一幕出现了——当科学家在两条接缝处安装观测仪器,然后重复实验时,之前的神奇现象消失了,屏幕上只剩下两条由圆点组成的垂直条纹。一旦没有观测到,单个电子又会开始自我干扰。
这其实和薛定谔的猫是一个原理。当我们不观察时,电子处于通过槽1和通过槽2的叠加态。一旦被观测到,这种叠加态就会坍缩,成为某种状态。
薛定谔的猫处于生死叠加状态。
我们经常嘲笑“量子力学”。其实量子力学绝不是玄学,只是他的结论往往与我们的常识不符。