宇宙中有哪些细思恐极之事？

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没想到有这么多人回答，大家的脑洞都很大，看来中国并不缺乏仰望星空思考宇宙的人！
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最让我感到黑暗的，是这么两个东西：

玻尔兹曼大脑。由于量子的涨落特性，即使是在真空中，也有一定概率（虽然已经小到几乎可以忽略）可能涨落出一个复杂低熵结构，比如说一个有思想功能的大脑。也许在宇宙中某个遥远的地方，就有一个星球那么大的思想存在，痛苦挣扎思考自己是什么。另外玻尔兹曼大脑还可以有另一种解读，即我们现在所处的世界其实是上一秒刚刚涨落出来的，知乎、你的亲人、你所知道一切历史，在那一秒前都是不存在的……庞加莱重现。庞加莱证明了一个孤立力学系统经过足够长的时间后，总是可以恢复到初始状态附近，放到整个宇宙来说，其庞加莱重现时间大约是10^(10^(10^(10^2.08)))年，这数字虽然大的让人已经无法感知其真正浩渺的尺度，但这表示宇宙本身既有能力重生，也许在那么那么久之前，在上一个宇宙中（或者几亿亿亿亿次前的那个宇宙中），就有一个地球，有一个中国，有一个知乎，有一个人发了一个问题，问宇宙有什么细思恐极的地方，而有一个ID叫张绍源的就在那时写下了这个回答……或者在更长更长更长的时间尺度里，这件事早已经发生了无数次，连宇宙中每一个原子所处的空间位置都重现的分毫不差……宇宙中的物质是有限的，其排列组合数也是有限的，也许这才是宇宙的真相，这个看似巨大无穷的宇宙，其实所有可能发生的事物都已经被穷举出现过了，而这宇宙只是在一个长到我们用尽地球上的每一颗原子做成记录媒介都无法以科学记数法写下长度的时间内周而复始的生生灭灭，你所有的喜怒哀乐、希望绝望挣扎奋斗，都早已在宇宙历史的的回音里重演了无数遍……

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我觉得宇宙中最可怕的地方，可能会让你觉得，要是这个世界上有鬼多好，有地狱和天堂多好。

不知道有没有人和我一样的想法。就是深夜关灯在床上躺着的时候，会思考一些关于宇宙的问题。就是自己死后会怎么样。人类灭亡后会怎么样，地球消失了会怎么样。

将会是一片虚无，对么。就是说，你永远没有意识了，以后也不会再有意识，没有什么投胎转世，你也不会变成鬼。你不会上天堂，你也不会下地狱。你就这么消失了。什么都感觉不到。这虚无缥缈的宇宙里，你已经不在了，就这么过去十年，千年，万年，亿年，或许那时候时间已经失去了意义。

我想这才是宇宙最让人细思级恐的地方吧

…………………………………………………………………………………………以上是原答案，写于2015.11.04

下面附上一枚彩蛋，欢迎大家讨论，相信知乎里很多人都看过。


阿西莫夫的短篇小说《最后的问题》

http://www.douban.com/doubanapp/dispatch?uri=/group/topic/41187051

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“被量子力学支配的恐惧”

如果谁没被量子力学搞得头晕，那他就一定是不理解量子力学。——玻尔

我思考量子力学的时间百倍于广义相对论，但依然不明白。——爱因斯坦

我想我可以有把握地说，没有人理解量子力学。——费恩曼

19世纪末，经典物理学（就是你我上学时学的）在解释微观世界物质状态上的漏洞越来越多。


也就是说，物质细分到一定程度后，它所表现出的物理性质，可能违背了我们的经典物理学。


几千年以来，科学家们一直在探索我们的世界由什么组成？现在我们知道了物质是由「电子」与「夸克」组成。



它们是人类现在所知的“小的不能再小”东西，称之为「基本粒子」，这些东西组成了「原子」，比如「氢原子」、「氧原子」


「原子」组合成为「分子」，比如HO，再往上就组成了我们的大千世界。

你可以理解为：世界由一堆积木组成，而研究最小最小的那块积木，就要用到「量子理论」


「量子理论」有许多违反常识的，甚至“诡异”的猜想，但它是对的，而且非常重要。


首先，我们先来认识两位“朋友”：「粒子」与「波」


「粒子」的行为方式，举例来说：


你有一块蛋糕，房间里有三十个人，你扔过来砸在我的脸上，那么只有我被你砸中了。


你有一台手机，你看的时候拿在手上，不看的时候揣在兜里，或者掉在地上，或者被扒手偷掉。


粒子在一个时间只能出在一个地方，要么在这里，要么在那里。


「波」的行为方式，举例来说：


房间里有三十个人，你对三十个人说话，他们都听得见。


你房间里打开一盏灯，在没有遮挡的情况下，灯光会照到每一个角落。


波可以在同一时间出现在多个地方，同时在这里，又同时在那里。

你可以停下来想一想，我们大千世界的所有东西，要么按照「粒子的行为方式」来存在，要么按照「波的行为方式」来存在，没有例外。


那如果这两种行为方式反一反会怎么样？


你仍了一块蛋糕，房间里三十个人都被击中了，你对三十个人说话，只有一个人能听见，这是违反常理的。


那么接下来在微观领域的实验，这种事情真的发生了。


1807年，托马斯·杨，进行了著名的光学实验——「双缝干涉实验」

这个实验中，光通过挡板上的两条缝隙，并没有和我们预想的一样，透过两条缝隙，形成两块光条，而是形成了几道光条。

这是由于「波」的互相干扰，导致光偏离了之前的轨道，「波」从哪里来？那是光本身的特性，光就是「波」


这也解释了光为什么会照到每一个角落，好，这个没有问题。


那么诡异的实验开始了「电子双缝干扰试验」这次用组成我们大千世界的电子。


在这之前，我们来预想一下，你现在拿着一些小球，扔过有双缝的挡板，最后小球的落点会是怎么样的？


应该是像下图这样：

但实验结果是:电子表现出了与光一样的特性，而且将电子单个单个的发射，最后还是会得到这样的条纹。

这让科学家们大为震惊，不是说好了粒子是粒子，波是波吗？单个电子怎么在实验中有波的行为方式？


难道说，在宏观世界中，投掷一块蛋糕，同时击中三十个人是可能实现的？


「量子力学」的解释是：单个电子同时通过了两条缝隙，并且自己和自己发生了干涉。

科学家将这样的现象称作「波粒二象性」意思是一个物质，同时表现出了波的行为方式与粒子的行为方式。


后来科学家慢慢发现，所有的基本粒子都具有「波粒二象性」，包括之前提到的光。


这和宏观世界里粒子是粒子，波是波的表现是截然不同的。


这是微观世界与宏观世界的相悖所在，也是量子力学与经典力学的矛盾之处。
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</p>诡异的事情还在后面，科学家们将一台高速摄像机加入实验，试图搞清楚有多少电子通过了双缝，以及电子的运动轨迹。


这次，波的特性消失了

注意！高速摄像机并没有影响双缝的位置以及大小，但电子却规规矩矩的只表现出了粒子的特性。


这到底是哪里有问题？难道说电子知道我们在试图观察它？电子是怎么知道的？


或者说单单观察这个行为，对物质的特性产生了影响？那么这个世界、这个宇宙是以人类的意识存在的？


但实验结果就放在那里，这太诡异了，甚至动摇了现代科学的根基——唯物主义。

还有更诡异的呢：


「量子隧穿」实验中「电子」有几率可以穿过绝缘层，那么也就是说，人类有一定几率可以穿墙而过？


最让人无法理解的就是：


「量子纠缠」处于纠缠状态的两个粒子，即使相隔整个宇宙，只要对其中一个进行观测，可以马上影响另一个的状态。

简单说，比如我两只手中分别有红色、蓝色两个小球，我抓着不让你看见，你只要看见其中一颗，就知道了另一颗的颜色。


这个例子在量子力学下会复杂很多，比方说我左手里的小球，在没有被观测到的情况下颜色是随机的。


观测抹杀了左手小球颜色的随机性，同时不论距离多远，右手小球的随机性也被抹杀，成为确定的一种颜色。

那么问题来了，两个小球是如何做到无视空间、时间的联系？没有人知道，科学家将其称之为“幽灵般的超距作用”


不论距离多远，影响会同时发生，这违反了爱因斯坦「相对论」所限制的宇宙极限速度——光速。


1927年，比利时，第五届索尔维会议。


以爱因斯坦为首的经典物理学大佬，以「因果论」为武器对量子力学提出了质疑，以玻尔为首的量子力学新秀以「概率论」应战。


薛定谔也提出了著名的薛定谔的猫：

一只猫被关在一个密闭的盒子里，盒子里有一些放射性物质，在进行观测之前我们无法知道它是否衰变。


所以，盒子里的放射性物质处于衰变/不衰变的量子叠加状态。


盒子里的放射性物质一旦衰变，有一个装置就会使锤子砸碎毒药瓶，将猫毒死。反之，衰变未发生，猫便能活下来。

薛定谔的本意其实是通过这样的构想，来质疑量子力学的，但没想到成为了量子力学中最脍炙人口的构想。


按照量子力学的解释，在打开盒子看猫之前，这只猫非生非死，处在典型的量子态，即活与不活叠加的离奇状态。

这样的争论最终没有结果，最后爱因斯坦说出了那句经典的话:上帝不会掷筛子！而玻尔回答到:请不要去教上帝应该怎么做。

当然，爱因斯坦并没有否认实验所得出的客观结果，他只是认为，量子力学的理论还不完整。


科学家的争论可不是流氓打架，两波人的都在努力使这些诡异的结果得到合理的解释，但是进展并不如人意。


各路科学大咖各显所能，提出了一系列猜想:


模拟宇宙猜想，就是猜想我们的世界是由一台超级计算机模拟出来的，我们人类的一举一动都在它的掌握。



平行宇宙猜想，还记得薛定谔的猫吗？这种猜想表示，在打开盒子看猫的时候，我们的宇宙分解成了两个平行时空A和B。

A宇宙的放射性物质没有衰变，猫活着；B宇宙的放射性物质衰变了，猫死了。


那么，有多少种选择，就有多少个平行宇宙，我们的这个世界只是无数的平行宇宙中的一个。


在其他平行宇宙，你可能真的是世界首富，也可能是街头流浪汉。


你可能发动了世界大战，又可能和现在一样，只是早饭吃的是包子，而不是煎饼。

又有膜理论、弦理论这种玄而又玄的东西，有人表示：这些东西怕是一周没合眼，再灌上两瓶伏特加后，想出来的吧？


比较靠谱，或者说比较容易让人接受的猜想是爱因斯坦提出的「隐变量假说」大意是：


什么观测导致随机性的抹杀、意识影响物质的性质，都是一派胡言，这是开历史的倒车。


我们难道要回到「地心说」的时代吗？这么些诡异的结果只是有些变量，我们仍然没有找到。

学识渊博的读者们一定想到了，上图的这句话，好像另一个伟大的思想先贤「苏格拉底」也说过——“我唯一知道的，就是我一无所知”


没错，「量子力学」在某种意义上来说，已经上升到了哲学层面的争论，这已经到达了人类的认知边界。


当然，即使科学家们搞不懂其中的奥秘，也不影响利用「量子力学」为人类造福，所谓：


别问为什么，用了再说


量子计算机：


我们都知道，我们现在用的计算机是二进制的，你可以把它想象成两个“开关”就像下面这样：

传统计算机速度越快，“开关”越多，那么量子计算机就是将这些“开关”换成了「基本粒子」比如「光子」、「电子」


还记得上面的“虐猫狂人薛定谔”所提到的「量子叠加状态」吗？在这种状态下一个「基本粒子」既是ON（1），又是OFF（0）


那么也就是说一个处于「量子叠加状态」的「基本粒子」就可以代表两个“开关”，那样，计算能力会爆炸式的增长，而且体积会非常之小。


简单点说，传统计算机计算怎么走出迷宫，会把所有的路一条一条的都走一遍，最后找到了出口。


量子计算机，会同时将所有的路都走一遍，找到出口。


哪个更快，可想而知，当然，量子计算机因为量子算法的关系，现在只能处理特定的「大型并行计算」，普通人是绝对用不着的。

量子加密通讯：


上面的量子计算机用到了「量子叠加」，而量子加密通讯则用到了「量子纠缠」。


用「量子纠缠」那“幽灵般的超距作用”为通讯双方分配“打开信息的密码”利用量子的「不可分割」、「无法克隆」的特性，保证信息的绝对安全。

这里有一点必须说明，所谓「量子通讯」并不是用「量子」来交流信息，而是用「量子」加密信息，保证安全。


好了说了这么多，其实是带大家到“人类的认知边界”溜达了一圈，只是溜达了一圈，真正的量子力学，可不是这区区4000字能讲清楚的。


大家如果真的感兴趣，可以将上面的内容作为线索，再去扩展阅读一下，不过记住！不理解是正常的，那都是量子力学的错。


我只是一介草民，没有读过几年书，更没有学过量子力学，说我是民科都是抬举我了，充其量是个脑子不太灵光的爱好者，这篇文章借鉴了好多知乎大V关于量子力学的解释，以上是我自己的理解，有理解错误的地方，请大神们指正，我一定跪下接受教导。


最后，和大家分享一个成语「不自量力」什么意思呢？意思就是“永远不要自学量子力学”
原文首发自公众号“死磕冷知识”


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“死磕冷知识”一起探索求真，活出生命的宽度

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关于宇宙的最终结局有很多假说，比如被不断增强的暗能量撕成亚原子碎片的大撕裂，熵增到最高陷入热寂的大冰冻，还有重新收缩到奇点的大反弹。哪一种假说会最后成为现实，现在还不得而知。然而，即使这些假说都没有最终实现，宇宙也将在漫长的岁月中，慢慢陷入无边的黑暗和死寂。

下文的主要内容来自Crash Course频道的视频《Deep Time》（https://youtu.be/jDF-N3A60DE）

天体物理学家弗莱德·亚当斯和格里高利·拉夫林在《宇宙的五个年代》(The Five Ages of The Universe)中，把宇宙的生命分为五个纪元。我们可以沿用这五个纪元的划分，来看看宇宙的最终结局。


图片来自Future of an expanding universe

1. 原初纪元（Primordial Era)


原初纪元的范围是从宇宙大爆炸到4亿年后，第一颗恒星诞生。这个纪元已经过去了。

图片来自Big Bang

2. 恒星纪元（Stelliferous Era）


恒星主宰宇宙，繁星布满夜空。生活在这个时代，无疑是我们的幸运。

图片来自The Starry Night

恒星纪元什么时候结束呢？或者说，最后一颗恒星什么时候会熄灭呢？质量越小的恒星，寿命越长，因为它们在核聚变中把氢转化为氦的速度越慢。最小的红矮星可以持续1万亿年。在宇宙幼年时形成的红矮星到现在只用了1%的氢。从人类的角度来看，它们还是婴儿。


现在，星系还在搅拌着星云，用星云气体创造新的恒星。但是，气体终有耗尽的一天。据估计，数十亿年后星云气体的供给将会后继乏力，新生的恒星越来越少，而已经诞生的恒星会用尽燃料，一个接着一个逐一熄灭。在这以后，诸如星系碰撞之类的事件会创造一些新恒星，延长恒星创生的年代。但是，和红矮星万亿年的寿命想比，延长500亿年甚至1000亿年都没有太大的区别。

当大量恒星熄灭的时候，星系将改变颜色。现在，多数星系都表现出耀眼的蓝白色，体积庞大的明亮恒星是星系内的主要光源。当这些恒星死去，质量较低的暗恒星成为主角，星系的颜色也会随之变暗变红。


星云气体耗尽后几十亿年，星系中只有长命的红矮星还在发光。这种情况将持续1万亿年，也许更长。可能质量最低的红矮星能持续10万亿年，但是在这里10倍并不是一个太重要的数字。在宇宙悠长的生命历程中，它们只是一些统计上的小小起伏。

3. 简并纪元


当最后一颗恒星熄灭，宇宙中释放能量的就只有恒星的遗骸：白矮星，中子星和黑洞。另外，还有一些棕矮星，它们的质量在恒星和行星之间。除了黑洞，白矮星和中子星都是由各种简并压力支撑，也就是说，在几万亿年以后，恒星纪元将会结束。简并纪元来临了。


宇宙将会变得十分黑暗，至少对人类的眼睛是如此，如果那时候还有人类的话。如果我们可以看到红外线，宇宙会明亮一些。这些天体还是比较温暖的，所以会有多多少少的红外辐射。中子星和白矮星诞生时非常热，然后慢慢冷却。冷却的速度和它们的大小有关，但是在几万亿年后，它们应该都会降到室温。所以，在简并纪元里，随着时间的流逝，宇宙慢慢变冷。

但是，这个纪元中也会有昙花一现的光明。在孤寂的宇宙中联袂起舞的白矮双星最终会走到一起。经过数万亿年，白矮双星的轨道将会由于引力波能量辐射而衰减（引力波的「直接」观测为什么很难？ - Mandelbrot 的回答），双星在合并的刹那爆发出夺目的光彩，成为超新星。同样，中子双星也会合并，爆发，形成伽马射线暴，它们的亮度将超过1000个星系。但是，这只是短暂的事件，宇宙很快回归黑暗。


有趣的是，棕矮星是更好地能量来源。棕矮双星会合并形成低质量的恒星，然后在几百亿年中为黑暗的宇宙带来一点光明。

但是，在时间面前，没有任何东西可以保持到永恒。不但对于宇宙和恒星是如此，对于微观世界中的质子也是如此。质子的半衰期是10^34年，也许更长。当质子开始衰变，物质将会分解，白矮星，中子星，棕矮星，行星，都会消融在空间中。不过，值得欣慰的是，这个过程有一个亮点。白矮星分解的时候会释放能量，功率可达400瓦（微波炉功率的一小半）。

注：白矮星此时应该已经完全冷却，成为黑矮星了

4. 黑洞纪元


在10^40年以后，最后一颗简并天体也消失了，宇宙中只剩下了黑洞这一种天体。

宇宙进入了黑洞纪元。

在我们的印象中，黑洞是吞噬一切的无底洞。然而，黑洞可以同过一种方式产生能量 ——蒸发。20世纪70年代，史蒂芬 霍金用量子力学研究黑洞，发现黑洞确实会向外辐射能量，从而损失质量。越大的黑洞损失质量越慢。一个3倍太阳质量的黑洞（通过超新星诞生的最小黑洞），完全蒸发需要10^68年。这是一个长得近乎荒谬的时间，但是宇宙可以等待。而星系中心的黑洞要完全蒸发，需要10^92年。1后面92个0，就是下面这个数字。


这个数字如此之大，我们甚至无法找到一个东西来进行类比，因为它甚至大于已知宇宙中的基本粒子的个数（10^85）。

当黑洞质量变小，它的蒸发速度就会加快。最后，黑洞会在一道闪光之后消失的无影无踪。这是黑洞纪元唯一的光。

5. 黑暗纪元


最后，一切的消失了。宇宙中只剩小了能量极低的亚原子粒子和光子。这是10^92到10^93年以后。这是，我们可以有把握地说，宇宙已经死了。

宇宙进入了黑暗纪元。如果时间还有意义的话，这个纪元将会延续到无穷。

6. 其他可能的结局

如果暗能量按照现在推测的那样持续增强，宇宙将走向另一个结局：大撕裂。在这个结局中，没有任何力量可以对抗空间膨胀，所有的物质都会瓦解，连原子都会被撕成碎片。大撕裂将会在黑暗纪元以前发生，但是这个结局并不比黑暗纪元更加光明。

最后，我们还有一个非常微小的希望可以得到一个光明的新宇宙。量子物理中有一个猜想，也许我们的真空并不是一个最低能量状态。就像你站在一个台阶上，而你下面还有一级台阶。



当宇宙在黑暗纪元中沉睡无数年以后，也许一小片空间因为不管什么原因，跌落到下一个能级——真正的真空。它会带动周围的空间纷纷跌落。这时，奇怪的事情发生了，在这些跌落的空间中，物理定律将被重写，时间和空间将被抹去。这个区域迅速扩展，留下的地方是一个新的宇宙。也许这也是我们的宇宙的来源。

这个猜想给了我们一个新宇宙的希望。这个希望虽然渺茫，但是有一丝希望，也好过在黑暗和寒冷中沉睡到无穷。