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第3章 躍入原子世界(第1頁,共2頁)

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你茫然地注視著那塊俗氣的冰箱貼已經夠久了。你搖搖頭,伸手開啟冰箱,取出在冰箱貼吸引你進入詭異世界之前就急切想要拿出的牛奶。

你走回放著咖啡杯的桌子,正準備倒入牛奶時,看到了放在一邊的金塊,你停了下來。

你早先看到的金原子或者冰箱貼表面那些搖擺著的原子到底是些什麼?它們就像小圓球嗎?還是立方體?那些從電磁場中生成的虛擬光珠所相互作用的電荷到底又是些什麼東西?還有我所說的它們都是一些場,這到底是什麼意思?

或許你早已料到,這些問題又一下子將你變成縮微版的自己,漂浮在廚房中間,任何你所熟悉的物件都遠得無法看見,而自己正好奇地看著早先被單獨拿出來的金原子,想搞清楚它到底由什麼構成。

但第一個迎接你的東西不是金原子。而是宇宙中最小的原子,構成了宇宙所有已知物質74%的原子:氫原子。像太陽那樣的恆星們在自己的核心中將這種原子聚合成更大的原子,並釋放出這個反應的副產品——閃光。

公平地說,你沒看到什麼。

你面前有東西,這是肯定的,但你很難確定這東西到底在哪裡,更不要說是什麼了。你試圖聚起你那微小眼睛所具有的所有視力仔細看去,但依然沒有用處。所以,你決定不要看,而是試圖感覺它,以瑜伽的方式。

難以置信,這個方法管用。

你的眼睛閉著,但你能夠感知一幅畫面。

無處不在的電磁場中有一種波正泛起漣漪……一種圍繞著一個球狀物體搖擺的波……這是一箇中空的球體,或者不如說是中空的一團……事實上好像也不是真正的波……但它感覺上就是一個球,不對,一團像耳垂似的東西,有著非常快速移動的波紋……速度很接近於光速,所以它看到的世界的形變一定非常厲害,更不要說它的時間流逝與你的時間之間的差異了。但它似乎並沒有集中在某個特別的位置……好吧,讓我們坦率地說,你不知道自己描繪的是什麼,但這個球狀或耳垂狀或不知道是什麼的快速運動的東西的確帶有電荷。你能在電磁場的背景中感覺到它,就像那時候你感覺到迎面而來的冰箱貼一樣。

這就是原子嗎?你依然凝聚著的注意力意識到還有一些別的……深深地埋藏在下面的東西,與運動著的波浪所佔據的體積相比,這個東西體積很小,但它堅固有力,能夠限制住你所感覺到的移動電荷無法逃脫。

你意識到,氫原子有一個核心,核心外面是一個移動著的電荷。宇宙裡所有的原子都有著這樣的結構:不同大小的核心被一個或多個電荷波圍繞。

科學家們稱這個核心為「原子核」,那個模糊的帶電荷運動著的波為「電子」。

這是一幅令人疑惑的影像。

電子看起來並不像你想象的是一個微小的小點。

為了確定自己沒有搞錯,你從瑜伽模式中醒來,睜開眼睛。出乎你的意料,搖擺著的波突然消失了,變成了另外一個樣子,那種看起來很像粒子的東西。

好。

與這個電子完全相同的電子們以不同的數目存在於宇宙裡所有的原子之中。它們是我們電器與磁性裝置的基礎,沒有它們,就沒有計算機、洗衣機、手機、燈泡……任何東西。我們所有的能源與通訊工具都依賴它們而存在。

慢慢地,非常緩慢地,你伸出自己一隻已經縮微了的手,想抓住這顆電子,湊近些去研究。

奇怪的是,電子很難抓到。每一次你微小的眼睛看清了它的位置,它就開始亂動,看上去就像你每次想要確定它位置的行動本身就會讓它以無法預測的方式改變自己的軌跡。

這並不是你的想象力試圖與你開玩笑。

這是一個真實的現象。這是許多發生在量子世界而不是由水晶花瓶或咖啡杯所構成的日常世界中的真實現象之一。

我們眼裡的大自然在根本上是不確定的,你剛才看到的就是它的一個表現。你將在本書第六部分中更深入地瞭解這點,但你現在就已經能夠感覺到量子世界所發生的怪事了。你想要做的,就是真正抓住這顆電子——讓它說話。沒錯。不管是不是縮微版的你,在這裡,你只是純粹的意識而已,可以做一切你想做的事。如果一顆小小的電子就能打敗你,該是多麼沒勁,所以……跳!比你想的更快,你微小的眼睛瞥見了它,就在那裡,右邊,你猛撲過去。就在那裡了,在你的右手中,你緊緊握住的右手中。電子就在你的手心裡搖擺,感覺上就像一隻以接近光速飛行的蝴蝶在你的掌心裡扇動翅膀。你開始握緊你的手指。電子是帶有電荷的微粒,它通過電磁場中出現的虛擬光珠與你微小手掌中也帶有電荷的微粒相互作用。

你握緊、握緊、再握緊,想要把它禁錮在那最小的牢籠裡,讓它平靜下來……突然間,你感覺不到它了。它消失不見了。

你開啟拳頭。

沒有電子。

你完全肯定自己微小的手指間沒有任何空隙,但是,它還是跳走了。你什麼都沒感覺到。它穿過你跳走,卻沒有碰到你。

它又回到你抓走它的地方,圍繞在那看不見的氫原子核心周圍。

真沒禮貌。

但它是如何做到的?電子怎麼能不接觸你而離開你的掌心?原來,它在你的手裡挖了地道。它跳躍出去了。打破紀錄的跳躍。量子躍遷。這是隻有在亞原子世界才會發生的現象,在我們生活的巨大尺度,如廚房、花瓶、飛機等構成的日常世界中不存在。或許有人這麼想。

你至今還尚未有機會分析一個電子,但顯然你已至少了解到它的詭異特性之一:它能夠自顧自地隨意跳躍。這個現象本身被稱為「量子隧穿」或「量子躍遷」,而且不僅僅是電子,你在量子世界見到的所有粒子都能量子躍遷或隧穿,與電子一樣。

說了那麼多,讓我們暫停一會兒,先來回顧一下術語。

當科學家們發現新東西時,需要給它取個名字。對於微觀、量子世界,他們通常這樣構詞——在「量子」後面加上另一個詞,很多時候後面那個詞是我們平常使用的普通詞語。這裡,我們用了「隧穿」,或「躍遷」,或「世界」,所有這些詞,意思都很明白,也表達了其所指稱的意思。而「量子」一詞則表達了一種警告。「量子」表示有一些奇怪的含義在裡面。在剛才這個例子中,量子隧穿的奇怪之處在於:電子的確用隧穿的方式運動……但實際上沒有什麼隧道存在。

量子躍遷幾乎不會發生在人類尺度上,但如果假想一下它們能夠在你的生活中發生,想象你回到從前,當你還是孩子的時候,就在這間廚房裡,你父親讓你收拾桌子,但已經很晚了,你忽然覺得方圓一百公里之內的所有空氣都壓在自己瘦弱的肩膀上,你嘟噥了幾句誰都聽不清的話,就像小熊崽的低吼。什麼都沒發生,桌子還在那裡。

你坐在地板上,滿心絕望。來了。你突然發現自己來到餐廳,與廚房一牆之隔,邊上就是桌子和所有東西,所有餐具、盤子杯子之類,它們都隧穿或跳躍或以別的什麼詞來形容的方式進入了洗碗機。這聽起來就像童話或電影《歡樂滿人間》中的場景,不過公平地說,真要是在宏觀世界發生量子躍遷,你就無法控制餐具、盤子、杯子會跳到哪裡,那麼幾乎沒有可能它們會老老實實跳進洗碗機裡,而且你的父親大概要把所有東西重新買一遍,因為你根本找不到它們了。

聽起來很奇怪,不是嗎?

那就是量子隧穿。如果量子規律能夠在我們的尺度上發生,牆壁和門以及私密性都將不復存在。幸運的是,或者說神秘的是,它們不能。

因為量子隧穿效應,在微觀世界中幾乎所有東西都能穿過任何阻礙。為什麼可以如此?我們的理解是它們能夠從它們所屬的量子場中——它們游泳其中的海洋裡,那個充滿了時空的每個角落的海洋——借到能量。不管想借多少都行。這可是多少運動員的夢想啊。

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