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神秘的量子物理学, 能够改变人类命运的十大研究领域

量子物理学在过去几十年里为人类提供了许多惊人的发现。通过跟踪作弊匹配的技术,准确扫描医院骨骼和肌肉,实际上实际应用了量子物理学。但是,如果你相信这些书呆子科学家们正在研究这门学科的话,其实还有更多的革命性假说或研究没有被披露(这不仅仅是包括更奇怪的科幻电影)。

在最基本的术语中,量子物理从根本上研究了最小的已知宇宙粒子的性质和规律:那些实际上构成原子并被广泛称为亚原子粒子的粒子。然而,很多关于量子研究的学科仍然是一个谜,即使在最有经验的物理学家中,这些研究也仅仅只有少部分人参与。

第一个:核电站。

太阳中的核聚变实际上是生命存在于地球上的原因(也是水星基本上只是一个无生命的烤岩石的原因)。太阳中丰富的氢原子以及热量和压力确保了它们不断地融入氦原子,在以太阳光的形式进入地球的过程中发射放射能。其中量子隧道研究是以链式反应形式发生融合的基本过程之一。

科学家正试图在地球上模仿这个过程,物理学家和工程师对量子物理学知识所进行的各种假说正在被实现。尽管用核能为电网供电确实已经实现,但是真正的量子隧道研究可以实现,核能融合电网供电过程,科学家期望在量子物理学中能够实现新的融合突破。

第二个:完美的计时。

无论是关于同步几个航天飞机和围绕星球的卫星,还是太平洋底下的海沟或珠穆朗玛峰进行完美的时间同步,利用量子力学的原理,量子计时的实现都为各种现实研究和发明做出了巨大的贡献。

然而,随着更高精度的需求的增加,更高级的量子钟预计在帮助实现这些目标方面至关重要。因此,从超精准的自驾车到太空旅行,量子力学的原理在确定人类未来的步伐方面将是非常重要的。

第三个:超级计算机。

虽然计算技术在上个世纪已经走了很长的路,但真正的人工智能才刚刚开始追赶人脑的能力。今天,基于硅芯片的计算技术很快就将不足以满足未来的需求,预计机器和人类将在一个庞大的网络中相互连接,这将比现在的整体互联网基础架构大倍。在这方面,量子计算正在被确定为替代当前技术的主要技术。该技术基本上操纵了原子的自然属性来实时存储和处理数据。

事实上,量子计算机的实验模型已经产生了巨大的成功,尽管扩展到经济上可行的各种设备及应用已被证明是相当具有挑战性的。然而,科学家预计,到2030年,该技术有可能在全球范围内占主导地位。随着技术的发展,数据处理能力有望实现如此巨大的飞跃,几秒钟后,量子计算机就可以完成两年以上的现有超级计算机的计算。

第四个:星际旅行。

人类距离在其他行星体上建立可居住的前哨还有很长的路要走。但是,如果你想要实现真正的星际旅行,我们希望征服最后的前沿,将取决于我们对量子力学知识的研究。虽然传统技术可能无法为人类提供足够的速度,甚至无法在太阳系中的其他行星定居,但天文学家和太空旅行爱好者经常对定居其他行星抱有巨大的幻想。

今天的宇宙飞船已经使用量子钟,而量子计算的使用预计将使人类更接近于完善未来的太空飞船。专家认为,更好地研究量子纠缠现象是人类最终跨越虫洞实现星际旅行的关键。

第五个:密码学。

被认为是本世纪最迫切关注的黑客和互联网安全之后,对更安全的加密技术的需求很高。从银行交易到个人消息,每分钟数十次的数据交换都要求必须很安全。但是,这已被证明使用现有任何传统密码技术都无法确保万无一失。在这里,量子密码术被确定为针对在线安全威胁的突破技术。基本上,从技术上来说操纵光子来存储和共享亚原子层面的信息,具有不可破解性。事实上,这种技术已经被部分应用在卫星数据传输领域。

很多主要的技术公司和国家研究已经将自己的资源用于量子加密技术,以扩大其规模,使其更容易获得支配自身安全的能力。

第六个:光学应用。

今天,量子力学最广泛的应用之一就在光学领域。世界上最先进的显微镜应用量子隧道来识别最小的物体,如DNA和电子。事实上,大多数现代微观创新和发现都以某种方式存在于量子力学中。

未来, 最准确的望远镜也将被使用于先进的量子原理。给监测卫星安装基于量子技术的先进观察设备,将是一个最重要的发展趋势。

第七个:医学。

多年来,量子力学的原理在现代射线照相机和MRI扫描仪的发展中发挥了重要作用。在不久的将来,随着量子力学的应用而开发的创新技术将在医疗领域带来更大的变化。

专家们已经将纳米技术和量子计算技术确定为将来可以更有效地应对诸如癌症和器官衰竭等威胁的工具。可靠的研究也指出,这些技术还将有助于人类未来更有效地对抗其他各种疾病。

第八个:关于平行宇宙的研究。

平行宇宙的概念一直是科幻迷最迷人的科目之一。事实上,这个概念仍然被广泛地认为是理论而不是事实。虽然物理学家和天文学家一直为平行宇宙的存在而争论不休,但许多知名科学家已经开始了关于平行宇宙的研究。其中,最知名的是史蒂芬霍金认为,黑洞实际上可能是另一个宇宙的门户。

同时,着名的科学家布赖恩·格林认为,弦理论所提出的概念可以指出,平行宇宙或多元宇宙确实存在。像霍金和格林这样的科学家已经指出,随着对量子力学的更好理解和未来更加先进的工具,我们可能确实发现宇宙毕竟不是孤独的。

第九个:对传统时空概念的颠覆。

如果爱因斯坦的相对论已经对你来说太复杂了,最近现代物理学家今天已经有了更多的“荒诞”观念,这无疑会使你更加混淆。首先,在空间的定义中,现代物理学家们一致认为,即使宇宙中看似空虚的部分根本不是空的。这些空间的空白部分由科学家和天文学家称之为“暗物质”和“黑暗能量”的东西所持有。这两个物体估计占整个宇宙的95%左右。

另一方面,现代物理学家认为时间是幻觉。事实上,任何事件作为过去,现在或将来发生的概念都被驳斥,原理是现实是永恒的。而且,同样的科学家也认为时间的线性概念在量子尺度上是不兼容的。

所以基本上,如果我们相信量子力学爱好者的话,我们可以认为完全真空的空间是不存在的,而我们认为是无可争议的时间概念其实并不存在。如果这些荒诞离奇的假说被证明是真的,那么你可能不存在。

第十个:关于意识。

如果现实是意识发展的结果怎么办?或者如果现实中并没有创造你,但事实上,你创造了现实?

最近,在理论物理世界中激发最激烈的辩论这个词是意识。虽然理论物理学家有一个基本的共识,但物质状态在一定程度上取决于对它的解释,一些科学家,如罗伯特·兰扎,罗杰·彭罗斯和斯图尔特·哈密尔夫,进一步,认为意识实际上定义了物质在物理层面上的作用。例如,兰扎认为,时间和空间只是人类自说自话发明出来的用于解释宇宙信息的思想工具。另一方面,哈菲罗夫和彭罗斯也是这样。理论上,意识实际上是存在于神经元中的振动微管中的量子重力效应的结果。

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