你所在领域里最反直觉的物理效应是什么？
你想象一下，有两个粒子，比如电子，它们之间发生了某种奇妙的“联系”。这种联系是怎么发生的呢？通常是通过它们在同一过程中产生，或者以某种方式相互作用。一旦它们纠缠了，就好比它们成了某种“灵魂伴侣”，即使被分开很远很远，一个在地球，一个在月球，它们的状态也似乎永远是绑在一起的。
最让人抓狂的地方在于“状态”这个词。在量子世界里，粒子很多时候并没有一个确定的状态，而是处于一种“叠加态”，就像一枚硬币在空中旋转，你不知道它是正面朝上还是反面朝上，它同时是正面也是反面，直到你把它接住，它才会“选择”一个状态。
现在，把纠缠的两个粒子分开，一个在你手里，一个在我手里。我们都不知道我们手里的粒子是“自旋向上”还是“自旋向下”（这是电子的一种性质，有点像它在绕着自己轴心转动的方向）。直到我们其中一个人去测量。
假设我先测量了我手里的粒子，发现它是“自旋向上”。就在我测量的那一瞬间，另一个在你手里的粒子，不管它离我有多远，它会立刻、瞬间变成“自旋向下”。反之亦然，如果我测到我的粒子是“自旋向下”，那么你的粒子就一定会是“自旋向上”。
你可能会说，“这没什么啊，它们本来就这么设定的，就像我给你两个不同颜色的球，一个红色一个蓝色，我先给你红色，你就知道我手里那个是蓝色的了。”
错就错在这里！不是它们本来就设定好了的。在测量之前，它们两个都处于叠加态，你无法预测我的测量结果会是什么。这个结果是随机的。而且，这种状态的“确定”不是通过某种信号传递过去的，而是“瞬间”发生的。爱因斯坦对此非常头疼，他称之为“鬼魅般的超距作用”（spooky action at a distance），因为这似乎违反了光速不可超的原则。他的意思大概是，如果我的测量结果需要通过某种信息告诉你的粒子，那么这个信息传递的速度就不可能超过光速。但量子纠缠的表现，就像信息不需要传递，只是“知道”了对方的状态。
再深入一点说，这就像你和你的双胞胎兄弟，你们俩之间有一个约定：如果他今天穿了红袜子，你就一定会穿蓝袜子；如果他穿了蓝袜子，你就一定会穿红袜子。但关键在于，在出门前，你们俩都还没有决定到底穿什么颜色的袜子，或者说，你们俩都在同时考虑穿红和穿蓝的各种可能性。直到你出门前不小心看了一眼自己的袜子，发现是红色的，那一瞬间，你就能立刻知道你兄弟（无论他在世界的哪个角落）穿的一定是蓝色的袜子，而且这个“知道”是即时的，不需要打电话、发信息通知。
这种“瞬时性”和“非定域性”是量子纠缠最令人不安的地方。它挑战了我们对因果关系和信息传递的直觉理解。我们习惯于认为，一个事件的发生需要一个原因，并且这个原因需要时间来传播。但量子纠缠似乎打破了这一规则。
更让我觉得神奇的是，这种纠缠并非仅仅存在于单个粒子对之间。你可以让多个粒子发生纠缠，形成一个更加复杂的纠缠网络。一旦你干扰了这个网络中的任何一个粒子，整个网络的其他粒子都会受到影响。
想想看，我们是不是在“感知”这个世界的时候，也存在着某种我们尚未理解的“纠缠”？我们对信息的获取，对彼此的理解，有没有可能，也存在着比我们想象中更直接、更深刻的联系？虽然这是我的个人遐想，但量子纠缠确实让我开始重新审视我们对现实的定义，以及我们与宇宙之间关系的本质。这东西，研究起来总是让我有一种既着迷又有点恐惧的感觉。
网友意见
码农界也会被物理效应影响。（由于计组忘得差不多了，以下猜测可能完全不合理，求指正）
有一次碰到一个奇怪的问题，线上项目的版本号是"4.18.14"，那天我写sql统计每个版本的数据量的时候，发现有一条数据的版本号竟然是"4.q8.14"。
查看这条数据没有发现任何问题，不是爬虫，它的前后临近数据均没有任何异常，基本确定就是一个正常用户正常操作时产生的数据。但当天近百亿的数据中只有这么一条是4.q8.14。
苦思冥想不得其解将近1小时后，忽然想到了一个可能性。
它俩的ascii码的二进制表示只差1位！
可以看到，高能射线导致存储器比特位翻转，是一个很现实的问题，业界是做了很大的努力来避免这个问题的。所以我猜测，是某个高能粒子把某个寄存器位翻转了，导致1变成了q！
其实这也不是我唯一一次碰到类似的问题。之前还有一次，同样是在百亿数据中发现一个json串长成了这样：
{ a:{ } :b: {} }， 原本应该是逗号的地方变成了冒号。但逗号和冒号的二进制位如下：
差了3位，不应该这么巧合。但事情实在是非常诡异，只能往这方面猜了。
说它反直觉有点过了，但“宇宙射线导致数据错误”乍一听上去就是很玄幻，第一反应都是你在扯淡。
另外，射线也可能不都是来自宇宙，也可能来自附近的会产生高能电磁辐射的设备。
电子显微镜的成像原理。
99.99%的非电镜领域的科研工作者的眼里，电子显微镜就是一个大号的光学显微镜，原理一模一样。就像下图，就是把光学镜片换成电磁透镜，把偏转光变成偏转电子就行了。很无脑，很简单是吧？
那么问题来了，请问下面这张八面体纳米晶体的电子显微镜照片里，是一个个亮的点阵代表原子，还是一个个暗的间隙代表原子？
“如果用一个普通人的思维，因为原子把电子“挡住了”，所以有原子的地方就变暗了，所以暗的地方是原子？”
错，大错特错。
“那.....难道亮的地方是原子？”
依然大错特错。
“要么就是亮的，要么就是暗的，总共就这两种可能，你说我猜的都错，你莫不是在逗我？”
我真的没有逗你。试问，当你考虑电子的时候，你认为电子是什么？电子实际上既是粒子，同时也是物质波。电子的波长和原子之间的间隙距离相近，这时候电子物质波通过原子组成的狭缝，会发生什么？
是的，会发生“双缝干涉实验”。
因而，衍射产生的亮暗条纹根本不代表原子的位置。电子显微镜的基础是量子效应，而不是宏观物理。这就是我的回答，对应题主说的“反直觉”。
那么这个亮暗能不能用数学公式描述呢？实际上是可以的，因为你知道晶体的布洛赫波函数，可以由此得到电子透过晶体之后，出射电子的波函数，波函数包含了位置信息和强度信息，就能知道哪里是亮的，哪里是暗的。当然，实际在电镜中，你还要考虑相差的影响，焦平面位置的影响，所以远比理论复杂，这就是后话了。
最后，再说个老生常谈的问题。知乎上有个倾向，就是见了材料，就是伪科学----不懂数学，不懂物理，反正无脑喷就完了。而见到物理，就是智商高，高大上，一通赞就完了。然而，他们不知道的是，材料和物理本来就是不分家的。比如我这个回答里面的电子显微镜，就完全是基于固体物理，但是更加引申进行推导，建立的成像理论。我提到的例子只是电镜领域最最简单的基础，一般都作为教材的第一章。而基于非弹性散射的EELS，包括最近几年的4D STEM，其理论要复杂的多，没有绝佳的数学和物理基础，基本上就是在看天书。实际上，这个世界真的能只用数学、物理、计算机解决的问题寥寥无几，绝大部分问题，并不能用简单的数学物理公式或者计算机代码去描述。数学、物理、计算机只是工具，工具能不能派上用场，要看各领域各学科的人如何使用它们。每个学科都有其存在的道理，无脑喷是起不到任何建设性作用的。
夸克的禁闭效应
学过中学物理的都知道，两个电荷，同性相斥，异性相吸。
而距离越近，吸引力/排斥力越大；距离越远，吸引力/排斥力越小。如果两个电荷距离非常远，那么其实就没有什么力了。
对于磁铁和万有引力也都是这样的情况，用公式表示就是力与距离的平方成反比，势能与距离成反比：
如图1 所示的那样。
两个人距离远了之后，感情都会变淡呢！这看起来是非常符合直觉的一件事情：
距离越远，作用力越小！
但是在强相互作用中，两个夸克的作用力恰恰相反！
夸克的距离越近，力越小；夸克距离越远，力越大！
先来看看物质的构成：
普通物质是由原子构成的，原子是电中性的，是由带正电的原子核和带负电的电子构成的；原子核也是复合粒子，是由带正电的质子和不带电的中子构成的，原子核的正电荷就是来源于质子；而质子和中子也不是基本粒子，根据实验和理论分析，人们认为质子和中子都是由夸克构成的。如下图所示。
夸克理论很快得到了验证，很多理论上的预约都得到了实验上的支持！
但是，实验上一直没有找到一个独立的夸克！这让人很费解！
比如说，我们认为原子核是由质子和中子构成的，实验上也确实找到了独立存在的质子和中子。但是在夸克模型提出的时候，夸克没有任何实验基础，以至于夸克模型的主要提出者盖尔曼把夸克当做一种“数学上的”描述[1][2]。
当然，后来的实验逐渐发现，质子和中子确实有更基本的内部结构，而夸克就是其中之一[3]。
但是实验上没有发现任何独立的夸克，夸克全部都被“锁”在强子内部[4]。
后来建立的描述强相互作用的量子色动力学（QCD）发现，夸克之间的强相互作用力非常特殊，两个非常重的夸克之间的力并不会随着距离的增加而降低，而是会随着距离的增加而增加！
就好像两个连在弹簧两端的连个小球：当距离很近时，二者几乎是自由的；但是分开的越远，吸引力就越大！
当距离较远的时候，为了把夸克分开，就需要提供很大的能量，而这个能量足够从真空中再激发出新的夸克，新激发的夸克与原来的夸克重新配对，就变成了两个强子！虽然原来的夸克被分开了，但是由和新的夸克抱团，依然不自由！
如下图所示：
人们把这个现象叫做“夸克禁闭”，也叫做“色禁闭”。所以，在现实中，没有自由的夸克，所有的夸克都被锁在强子里。要么一个夸克与一个反夸克构成介子，
要么三个（反）夸克构成（反）重子，
即使为夸克传递强力的胶子也能抱在一起，构成胶球。
注：
文中没有刻意区分“渐进自由”以及“夸克禁闭”这两个概念，夸克之间的相互作用力随着距离的降低而增大是渐进自由的性质，在理论和实验上均有验证，是高能时的现象；
而夸克禁闭则是实验上的结果，由于低能区的非微绕性，目前还无法从QCD直接导出这一结果。
真空不空
什么是真空？普通意义/经典物理中的真空就是一个粒子都没有，
但是量子场论则高速我们，真空不空！
在高能物理中，真空的定义是“最低能量的状态”，这个定义对于经典物理也是适用的，毕竟要从无产生一个质量为 的粒子，至少要输入
的能量，那么一个粒子都没有的真空，显然是能量最低的状态。
但这是自由粒子的情况，实际的粒子都是与其它粒子有相互作用的，这种相互作用，有的可以是排斥，有的可以是吸引。而如果是吸引，那么就有可能出现不一样的情况！
以引力举例，两个质量分别为 和 的物体的通过万有引力吸引到一起，距离为 ，那么这个整体的万有引力势能为：
是负的！
这个其实很容易理解，如果把这两个物体分开到无穷远，外力需要克服万有引力，对系统做功，当这两个物体距离很远的时候，势能为零。也就是说，系统吸收了正能量，总能量为0，那么分开之前，势能显然为负！
考虑一般的吸引的情况，系统除了势能外，还有粒子的静能和动能，假设粒子都是静止的，那么系统的总能量为：
显然，如果
那么总能量就是就为负，即
也就是说，如果没有粒子，那么系统的能量为0，即 ；
如果有粒子，那么系统的最低能量为负，即
显然后者的能量更低，对应于更稳定的状态，因此是真实的物理真空！
当然，上述是一个简化的模型，真实的真空要在量子场论中做细致地讨论。不过这能给出一个简洁的结论，就是有时候，有粒子的真空比没有粒子的真空能量更低！真空往往有着丰富的结构和现象！
今年费米实验室测量的 子反常磁矩，其中反常的部分就是来源于真空的量子涨落：
（上图[5]）
不过要注意，任何可测量的粒子都是在真空之上的激发，就好像浪花都在水面之上。真空的效应往往在特殊的情况下才能表现出来。
参考
类似的话题
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有