Bí ẩn khỏa thân của thiên nhiên

Từ "Nature" là một thuật ngữ rất rộng. Nó có thể được sử dụng để chỉ những thứ rất khác nhau. Ví dụ, một kẻ săn mồi săn con mồi là biểu hiện của tự nhiên, núi lửa đang phun trào (hoặc không) là một phần của tự nhiên, chu kỳ thời tiết, sự chuyển động của các mảng kiến tạo, sự đa dạng sinh học của hành tinh, tài nguyên khoáng sản, địa hình, các chòm sao, các ngôi sao, v.v. là những thứ mà người ta nghĩ đến khi nhắc đến thuật ngữ “tự nhiên”. .

Sau đó, có bản chất không tự nhiên xảy ra.

Thế giới nhân tạo do con người tạo ra cũng là một phần của tự nhiên. Hệ thống điều hòa không khí trong phòng của tôi, nguồn điện, thiết bị mà tôi đang viết bài đăng này, và internet nơi tôi hy vọng có thể chia sẻ suy nghĩ của tôi với bạn, cũng là một phần của tự nhiên.

Đối với nhà tự nhiên học ngoài kia, những thứ do con người tạo ra có thể không hùng vĩ và thánh thiện bằng những thứ do Chúa tạo ra. Mặt khác, đối với nhà vật lý, những thứ do Chúa tạo ra và những thứ do con người tạo ra đều được tạo thành từ cùng một thứ. Động vật ăn thịt và bàn phím đều được tạo thành từ các nguyên tử, và động vật săn mồi săn mồi và bàn phím gõ một chữ cái đều là biểu hiện của các quy luật tự nhiên giống nhau. Những quy luật tự nhiên này thể hiện một số bí ẩn khi chúng ta đào sâu vào các khối cấu tạo của vật chất và năng lượng. Các khối xây dựng này có thể được gọi một cách thuận tiện là lượng tử. Chúng ta sẽ thảo luận thêm về những điều này trong một thời gian.

Bản chất ở cấp độ “lượng tử” cơ bản nhất

Tự nhiên ở cấp độ cấu tạo của vật chất và năng lượng rất khác so với cách chúng ta trải nghiệm nó trong cuộc sống hàng ngày. Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta trải nghiệm rằng một quả bóng ném về phía một bức tường sẽ đập vào bức tường và bật trở lại. Với thực hành và kinh nghiệm hơn, chúng tôi có thể dự đoán vị trí bóng sẽ đập vào tường. Thuyết xác định này là dấu ấn của thế giới xung quanh chúng ta, và nó biến mất khi chúng ta tiếp cận tự nhiên ở cấp độ cơ bản nhất.

Một quả cầu lượng tử ném vào tường có thể bật trở lại hoặc không. Nó có thể chỉ xuyên qua bức tường. Ngay cả khi nó bật trở lại, hoàn toàn không có cách nào để biết nó sẽ đập vào tường ở đâu. Đây là một bí ẩn của tự nhiên.

Bản chất tìm cách che giấu thông tin ở mức cơ bản nhất.

Các khối vật chất và năng lượng xây dựng

Chúng ta hãy xem xét các ví dụ về quả cầu lượng tử được thảo luận ở trên --- các khối cấu tạo của vật chất và năng lượng. Các khối cấu tạo của vật chất là các nguyên tử. Bản thân chúng được tạo thành từ các hạt tiểu nguyên tử. Cái thú vị nhất là electron. Các electron trong chuyển động tạo thành dòng điện mà chúng ta đều quen thuộc (Nó chạy tất cả các thiết bị điện và điện tử của chúng ta). Một electron duy nhất bắn về phía một tấm tích điện âm là một ví dụ về một quả cầu lượng tử va vào tường.

Các khối năng lượng xây dựng (cho mục đích của chúng ta ngày nay) là các photon. Những điều này hơi khó giải thích, nhưng chúng ta cần có một sự hiểu biết hiệu quả để tuân theo lập luận.

Nhìn vào nguồn sáng trong phòng của bạn. Về cơ bản, ánh sáng tới bạn bao gồm một số lượng lớn các photon. Ánh sáng càng sáng thì lượng photon càng nhiều. Ví dụ, nếu bạn giảm cường độ ánh sáng bằng cách đặt một màn hình trước mặt bạn, bạn sẽ giảm số lượng các photon tiếp cận bạn. Những thứ chúng ta nhìn thấy là do các photon truyền đến mắt chúng ta --- hoặc trực tiếp phát ra hoặc bị phân tán bởi những thứ đó (cũng có một phần tầm nhìn mà chúng ta không thực sự nhìn thấy và chỉ đơn thuần nung nấu trong não của chúng ta. Đó là câu chuyện của một bí ẩn khác).

Tương tác giữa các khối xây dựng

Sự tương tác giữa các khối cấu tạo của vật chất và năng lượng rất đơn giản. Một nguyên tử có thể hấp thụ một photon và chuyển sang trạng thái năng lượng bị kích thích. Sau đó, nó có thể phát ra năng lượng đó và trở lại trạng thái cơ bản ưa thích của nó. Sự trao đổi năng lượng đơn giản này là trọng tâm của một kỹ thuật xác định duy nhất tất cả các nguyên tố trong vũ trụ và đã được các nhà khoa học sử dụng hiệu quả trong 200 năm qua.

Bí ẩn

Bí ẩn liên quan đến sự trao đổi năng lượng đơn giản là tự nhiên không cho phép chúng ta biết khi nào một nguyên tử sẽ hấp thụ photon . Nếu có một loạt các nguyên tử, chúng ta không thể biết cái nào sẽ hấp thụ nó . Một khi một nguyên tử đi vào trạng thái kích thích, chúng ta không biết khi nào nó sẽ phát ra ánh sáng để trở về trạng thái cơ bản . Chúng ta không thể biết photon phát ra sẽ đi theo hướng nào . Chúng ta không thể biết nó sẽ kích thích nguyên tử nào tiếp theo.

Những câu hỏi có vẻ đơn giản thường là những bí mật được bảo vệ sâu sắc của tự nhiên.

Câu trả lời của Nature cho tất cả các câu hỏi trên là như sau: “ Chúa sẽ chơi một viên xúc xắc, và một đầu ra ngẫu nhiên sẽ được chọn ”. Sự ngẫu nhiên này là bí ẩn của tự nhiên. Bản chất ở cấp độ lượng tử đóng vai trò như một vũ điệu giữa các nguyên tử và các photon, và chúng ta không bao giờ được phép biết bước tiếp theo. Đây là một trong những bí ẩn được bảo vệ bí mật nhất của tự nhiên và là hạn chế cơ bản đối với kiến thức của chúng ta.

Cách xa tầng sâu này, thiên nhiên không có vấn đề gì với việc chúng ta khám phá bí mật của nó. Nó đã cho chúng ta nghe thấy những lời thì thầm của vũ trụ đã được thốt ra hơn một tỷ trước đây. Gần đây nó đã cho phép chúng ta nhìn vào ánh sáng rất sớm của vũ trụ. Nhưng nó có vấn đề nếu chúng ta hỏi chúng ta sẽ nhìn thấy photon nào tiếp theo. Nếu bạn thấy nó hơi khó chịu, thì bạn không đơn độc. Tình trạng này đã làm phiền một số tâm trí tốt nhất của chúng ta .

Chúng ta vẫn không biết về bí ẩn bởi vì chúng ta hiếm khi chứng kiến các sự kiện lượng tử riêng lẻ. Chúng ta luôn trải nghiệm một bộ sưu tập lớn các sự kiện này xảy ra quá nhanh đến nỗi vũ điệu tiềm ẩn và bí ẩn hoàn toàn bị che đậy. Tuy nhiên, có nhiều cách để khám phá và đánh giá cao sự bí ẩn.

Một thử nghiệm suy nghĩ

Hãy tưởng tượng bạn đang ở trong một căn phòng đầy đủ ánh sáng với một vài người nữa. Tất cả các bạn có thể đồng ý về mọi thứ bạn nhìn thấy trong phòng, bao gồm cả màu sắc của ánh sáng. Chúng tôi lấy màu của ánh sáng là màu trắng để gây ấn tượng hơn. Bây giờ ở đây có bất ngờ đầu tiên.

Không có photon màu trắng.

Màu trắng mà bạn nhìn thấy là cách não của bạn đối phó với một số lượng lớn các photon có màu khác nhau. “Con số đó khổng lồ đến mức nào?” Có thể dễ dàng được đưa lên Google hoặc đọc trong một bài đăng khác .

Bây giờ chúng ta hãy làm chậm mọi thứ. Hãy tưởng tượng rằng chúng ta giảm cường độ ánh sáng. Điều này sẽ làm giảm số lượng photon có sẵn, căn phòng sẽ trở nên tối hơn và khó phân biệt màu sắc. Đây là một hạn chế về tầm nhìn của chúng tôi. Đôi mắt của chúng ta không được thiết kế để nhìn thấy màu sắc trong bóng tối. Các thụ thể nhìn ban đêm trong mắt của chúng ta khác với các thụ thể chúng ta sử dụng trong ánh sáng ban ngày. Tuy nhiên, chúng ta có thể khắc phục hạn chế này bằng cách giả vờ rằng chúng ta có những người có thị lực đặc biệt tốt (suy cho cùng, đây là một thử nghiệm suy nghĩ).

Nếu chúng ta tiếp tục giảm cường độ ánh sáng, chúng ta sẽ đạt đến điểm mà tại một thời điểm chỉ có một vài photon được phát ra bởi nguồn (Nguồn đơn photon được bán trên thị trường). Lúc này, trời sẽ tối đen như mực, và bí ẩn sẽ tự hé lộ.

Nguồn sẽ vẫn tiếp tục phát ra các photon --- mỗi lần một, nhưng không phải tất cả các photon đó đều lọt vào mắt những người trong phòng. Hầu hết thời gian, chúng sẽ báo không có ánh sáng. Thỉnh thoảng, một người nào đó trong phòng sẽ báo cáo một tia lửa nhỏ. Mỗi khi điều này xảy ra, anh ấy sẽ ở một mình để báo cáo nó. Không ai khác trong phòng sẽ nhìn thấy nó. Không có hai người sẽ báo cáo cùng một tia lửa. Khi bạn nhìn thấy tia lửa, không ai khác trong phòng có thể nhìn thấy nó, và khi người khác nhìn thấy nó, bạn sẽ không thể nhìn thấy nó. Một photon đơn lẻ có thể đi đến bất cứ đâu trong phòng, nhưng nó chỉ có thể được nhìn thấy bởi một cá nhân duy nhất (chỉ một thụ thể ở một mắt).

Hơn nữa, màu của tia lửa sẽ không bao giờ có màu trắng đơn giản vì không có các photon màu trắng. Mỗi khi ánh sáng được phát ra, nó sẽ có một màu khác nhau có thể là đỏ, xanh lá cây, hoặc xanh lam. Mỗi khi một người báo cáo tia sáng, anh ta sẽ báo cáo một màu sắc khác nhau. Mỗi sự kiện bây giờ sẽ là một trải nghiệm chủ quan khác nhau.

Nếu bạn hình dung kịch bản được thảo luận ở trên, bạn có thể đánh giá cao bản chất của vũ điệu lượng tử đang diễn ra. Bây giờ đây là một cái gì đó để ngăn cản cảm giác thực tế của bạn.

Vũ điệu lượng tử đang diễn ra ngay trước mắt tất cả chúng ta.

Kịch bản được thảo luận trong thí nghiệm suy nghĩ ở trên là thực tế đang diễn ra ngay trước mắt tất cả chúng ta. Người khác không thể nhìn thấy phần ánh sáng mà bạn đang nhìn thấy lúc này. Người kia nhìn thấy phần khác của ánh sáng. Chỉ có điều là chúng ta có sẵn quá nhiều ánh sáng đến nỗi mọi trải nghiệm chủ quan đều kết hợp lại thành một thực tế khách quan. Trong thí nghiệm của chúng tôi, nếu chúng tôi khôi phục ánh sáng về cường độ bình thường, vũ điệu lượng tử sẽ biến mất và mọi người một lần nữa sẽ bắt đầu báo cáo ánh sáng “trắng”.

Bí ẩn trần trụi của thiên nhiên

Bí ẩn có những công dụng của nó. Tính ngẫu nhiên và tính không xác định sau đó có thể giúp chúng ta đưa ra lời giải thích thỏa đáng cho sự tự do. Chúng ta có thể giải quyết cuộc tranh luận lâu đời về sự xuất hiện của sự sống trên hành tinh và sự tồn tại của chúng ta. Chúng ta có thể đưa ra những triết lý mới dựa trên cách ứng xử của tự nhiên ở cấp độ rất cơ bản .

Vũ điệu lượng tử ngẫu nhiên đang diễn ra trong tự nhiên ở cấp độ rất cơ bản là một bí ẩn trần trụi. Đó là một bí ẩn bởi vì thiên nhiên không bao giờ cho phép chúng ta đoán bước tiếp theo, và nó trần trụi như vũ điệu đang diễn ra trước mặt chúng ta mọi lúc.

Cảm ơn vì đã đọc bài viết. Tôi hy vọng bạn đã thích nó. Bạn có thể đọc thêm về lý thuyết lượng tử (trong phần mô tả phi kỹ thuật) tại đây .