10 個(gè)關(guān)于宇宙的提問，答案可能和你想的完全不一樣

宇宙的外面是什么？

時(shí)間真的存在嗎？

理論上是否可能制造出隱身衣？

些問題或許曾在我們每個(gè)人的腦海中閃過。我們習(xí)慣于用日常經(jīng)驗(yàn)去勾勒答案，但物理學(xué)的前沿探索卻一次次告訴我們：宇宙的真相，遠(yuǎn)比我們最大膽的想象更加離奇和深刻。

首個(gè)全國(guó)科普月，墨子沙龍攜手知乎發(fā)起「物理問答室」活動(dòng)，邀請(qǐng)@中科院物理所、@狐貍先生、@茍利軍、@袁嵐峰、@尹璋琦、@郭彥良、@李唐、@細(xì)雨黃雨桐、@Buantum 9 位嘉賓為我們分享物理前沿知識(shí)，他們的回答，可能會(huì)顛覆你對(duì)宇宙的猜想。

一起看看吧。

如果只能用一個(gè)詞描述量子世界，你會(huì)選哪個(gè)詞？為什么？

@墨子沙龍

起源。如果用一個(gè)詞的話，我覺得是整個(gè)世界的起源就是量子。

——中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳宇翱教授

什么是拓?fù)浣^緣體？其與普通的絕緣體有什么區(qū)別 ？

在固體物理中，電子的動(dòng)量-能量關(guān)系由能帶論描述，電子所能占據(jù)的最高能級(jí)稱為費(fèi)米能級(jí)。根據(jù)能帶填充的程度不同，材料被分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體。當(dāng)費(fèi)米能級(jí)位于導(dǎo)帶和價(jià)帶之間時(shí)，因?yàn)橘M(fèi)米面處在能隙中，可以參與導(dǎo)電的電子態(tài)密度為0，因此無法導(dǎo)電，被稱為絕緣體，也就是我們所說的普通絕緣體，屬于能帶絕緣體。

對(duì)于拓?fù)浣^緣體，以下都指簡(jiǎn)單的二維低階，其關(guān)鍵點(diǎn)在于“拓?fù)洹倍帧６^“拓?fù)洹保瑢?shí)際上是一個(gè)數(shù)學(xué)概念，描述的是物體在連續(xù)變形（如拉伸、彎曲，但不包括撕裂或粘連）下保持不變的整體性質(zhì)。

“拓?fù)洹钡母拍羁梢詰?yīng)用到固體物理中，電子的能帶結(jié)構(gòu)也有類似的“拓?fù)洹睂傩浴Ｍ負(fù)浣^緣體和普通絕緣體，它們的整體波函數(shù)結(jié)構(gòu)在拓?fù)渖鲜遣煌模ň拖裼卸吹奶鹛鹑蜎]洞的球），這種差異可以也用拓?fù)鋽?shù)來描述，拓?fù)鋽?shù)就是一種拓?fù)洳蛔兞俊＠纾瑢?duì)拓?fù)浣^緣體的能帶空間做Berry曲率的積分可以得到非零的拓?fù)鋽?shù)，屬于拓?fù)浞瞧接梗胀ń^緣體的Berry曲率積分為0，屬于拓?fù)淦接埂Ｒ陨媳闶菑臄?shù)學(xué)上解釋了拓?fù)浣^緣體與普通絕緣體的不同之處。

暗物質(zhì)看不見、摸不著，那研究它到底對(duì)我們普通人的生活有什么實(shí)際意義呢？

@北京師范大學(xué)教授，知乎2015年度新知答主

地球誕生于太陽系，是太陽形成后殘余物質(zhì)凝聚而成；太陽又是千億恒星中的一員。恒星如何誕生？星系中的氣體云（主要成分為氫和氦）在自身引力作用下收縮，中心密度與溫度不斷升高，最終點(diǎn)燃核聚變，于是誕生一顆穩(wěn)定燃燒的恒星。若只關(guān)心局部區(qū)域里某顆恒星的起源，我們只需追蹤那團(tuán)氣體云的演化即可。但把視野放大到銀河系乃至宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的起源，就必須請(qǐng)出暗物質(zhì)。

首先，暗物質(zhì)的總量是構(gòu)成可見世界的原子物質(zhì)的五倍以上。憑借壓倒性的質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)，暗物質(zhì)必然主導(dǎo)宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的形成。把今天宇宙的三維物質(zhì)分布畫出來，會(huì)看到暗物質(zhì)結(jié)成一張蛛網(wǎng)：纖維（filament）尺度從幾十萬到幾百萬光年交錯(cuò)延伸，構(gòu)成宇宙骨架；星系如珍珠點(diǎn)綴在宇宙網(wǎng)上，在纖維結(jié)構(gòu)的交接處，星系聚集形成。

暗物質(zhì)對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)形成的主導(dǎo)不僅僅體現(xiàn)在總量上，還體現(xiàn)在它提供了結(jié)構(gòu)形成的初始舞臺(tái)。宇宙早期溫度極高，原子處于電離狀態(tài)，光子與電子頻繁碰撞，整個(gè)原子世界仍然處于熱平衡狀態(tài)，普通物質(zhì)被“熱”得寸步難行。

暗物質(zhì)因不與光和電子相互作用，率先掙脫熱壓，提前在局域聚集出引力勢(shì)阱。待宇宙冷卻，原子物質(zhì)終于可以凝結(jié)時(shí)，這些“暗物質(zhì)暈”早已搭好舞臺(tái)，引導(dǎo)氣體匯聚、坍縮，點(diǎn)燃第一代恒星，最終組裝出星系。若沒有暗物質(zhì)，原子物質(zhì)的聚集將慢得多，像銀河系這般規(guī)模的星系或許至今無法形成。

坦率地說，暗物質(zhì)至今零應(yīng)用。但當(dāng)普通人愿意抬頭了解暗物質(zhì)，他的目光便從腳下的六便士移向夜空的明月，乃至更宏大的宇宙。這種用理性拓展認(rèn)知邊界的過程，正是“人成為人”的核心。

限制人類天文觀測(cè)距離極限的是空間還是時(shí)間？

@國(guó)家天文臺(tái)研究員、天體物理學(xué)家、知乎天文學(xué)話題優(yōu)秀答主

答案其實(shí)挺出人意料的：真正限制我們“看多遠(yuǎn)”的，其實(shí)是時(shí)間，而不是空間。

先說空間距離這事兒。宇宙這么大，星星離我們都動(dòng)不動(dòng)就幾十億光年起步。光走這么遠(yuǎn)，自然會(huì)變得越來越暗。再加上宇宙在膨脹，光的波長(zhǎng)會(huì)被“拉長(zhǎng)”——這就是天文學(xué)里說的，原本的紫外光、可見光，最后都變成了紅外甚至微波，我們普通望遠(yuǎn)鏡就看不到了。

但好消息是，這種限制是可以靠技術(shù)慢慢突破的：我們可以利用更大的望遠(yuǎn)鏡，比如；也可以更換觀測(cè)手段，比如用紅外、射電波段；還可以借助宇宙中的；甚至發(fā)展全新的探測(cè)方式，比如引力波天文學(xué)。

這些年，天文學(xué)家不斷刷新“最遠(yuǎn)星系”“最早星光”的紀(jì)錄，這就說明“遠(yuǎn)”這個(gè)問題，是可以想辦法解決的。

但“太早”真的沒辦法 —— 時(shí)間才是硬核邊界。這個(gè)可不是你造再牛的設(shè)備就能解決的，因?yàn)橛钪娴哪挲g就只有138億年，光再努力也不能從比它更早的地方飛來。這不是設(shè)備的問題，是宇宙本身的“設(shè)定”。

大家可能聽說過（CMB）。它就是我們現(xiàn)在能“看到”的最早的光，來自宇宙剛出生大約38萬年后。為什么那時(shí)候才有光？因?yàn)樵谀侵埃钪婢拖褚诲伔序v的粥，充滿了自由電子和質(zhì)子，光子一跑就被撞回來，根本沒法自由傳播。直到“宇宙冷靜下來”，這些粒子結(jié)合成中性原子，光才有機(jī)會(huì)逃出來，自由傳播到今天。也就是說，在那“逃出來”的那一刻之前，宇宙對(duì)我們來說是完全“看不到”的黑箱子。不管你造多牛的望遠(yuǎn)鏡，也無法穿透那段黑暗期。時(shí)間的邊界，就像宇宙給我們畫的一道“觀測(cè)地平線。

如何回應(yīng)西方偽史論、美國(guó)登月造假論、轉(zhuǎn)基因陰謀論等已具有一定規(guī)模的思潮？

@中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技傳播系副主任、知乎答主袁嵐峰

我提出這個(gè)問題，是基于三方面的感觸。一是近年來出現(xiàn)了這些思潮，它們和傳統(tǒng)的民科不一樣。區(qū)別在于它們的動(dòng)員力和攻擊性都大得多。二是到目前為止，公眾輿論上專業(yè)人士對(duì)這些思潮的駁斥是遠(yuǎn)不夠有力的。三是我自己對(duì)此稍微有些經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)槲腋孔涌萍简_局論斗爭(zhēng)了很久。

我們需要的是對(duì)這些領(lǐng)域有深入了解的專家，同時(shí)還精通社會(huì)心理、精通表達(dá)，用現(xiàn)在的流行語說，就是“有網(wǎng)感”。只有出現(xiàn)了這樣的專家、這樣的作品，才可能對(duì)這些民科思潮形成正面的、系統(tǒng)的回應(yīng)，才可能把壞事變成好事，把民科泛濫變成提高公眾科學(xué)素質(zhì)的機(jī)會(huì)。這是我們期待的，同時(shí)也期待相關(guān)的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、媒體平臺(tái)、政府部門等等做出相應(yīng)的思考與努力。

量子計(jì)算會(huì)增強(qiáng)人工智能嗎？

@北京理工大學(xué)物理學(xué)教授、知乎物理學(xué)話題優(yōu)秀答主尹璋琦

去年，我們發(fā)現(xiàn)基于離散量子時(shí)間晶體量子模擬線路可以開發(fā)高效的量子變分算法，避免貧瘠高原現(xiàn)象。

雖然我們從離散時(shí)間晶體量子模擬線路出發(fā)進(jìn)行研究，但最終結(jié)論是多體局域化可以輔助變分量子算法（VQE）避免梯度下降問題，并沒有看到多體局域化中的離散時(shí)間晶體對(duì) VQE 效率有促進(jìn)作用。量子時(shí)間晶體是不是真能提升人工智能的效能，仍有待驗(yàn)證。由此我們注意到量子時(shí)間晶體線路在人工智能中的巨大潛力，開展了系統(tǒng)深入的研究。

我們通過模擬和實(shí)驗(yàn)兩方面確認(rèn)，多體局域化離散時(shí)間晶體對(duì)量子儲(chǔ)備池計(jì)算的拓?fù)浔Ｗo(hù)，隨量子比特?cái)?shù)增加越來越好，在量子云平臺(tái)實(shí)驗(yàn)中增加到 14 個(gè)量子比特時(shí)達(dá)到最優(yōu)。如果能提升量子門保真度，那么最優(yōu)量子比特?cái)?shù)還會(huì)進(jìn)一步提升，從而增加算法的識(shí)別準(zhǔn)確率。本工作可能是首次在實(shí)驗(yàn)上演示了量子多體拓?fù)浔Ｗo(hù)效應(yīng)可用于消除量子機(jī)器學(xué)習(xí)中噪聲的影響。在拓?fù)淞孔佑?jì)算實(shí)現(xiàn)之前，我們先實(shí)現(xiàn)了“拓?fù)浔Ｗo(hù)下的量子機(jī)器學(xué)習(xí)”。

2012 年，我們出于純粹學(xué)術(shù)好奇心開始了對(duì)時(shí)間晶體的研究，并介紹了完全是幻想的時(shí)間晶體中的計(jì)算機(jī)，今天被我們自己初步實(shí)現(xiàn)，科研的魅力就在于此！至此本工作介紹完畢，而我們結(jié)合量子時(shí)間晶體對(duì)量子人工智能開展的研究才剛起步！

量子世界里，哪些規(guī)則讓它看起來和我們?nèi)粘Ｉ畹慕?jīng)典世界完全不同？

@奧地利因斯布魯克大學(xué)量子物理實(shí)驗(yàn)中心高級(jí)博士后、知乎答主郭彥良

量子世界之所以讓人覺得“怪異”，就是因?yàn)樗裱囊?guī)則和我們?nèi)粘＝?jīng)驗(yàn)中的經(jīng)典規(guī)律有著明顯的不同。這也會(huì)讓我們假使身處在量子世界，會(huì)覺得有很多很有意思的現(xiàn)象和思考，也是基于此嘗試用第一人稱視角寫了一個(gè)小女孩進(jìn)入量子世界的冒險(xiǎn)奇遇（《量子奇境環(huán)游記》）

經(jīng)典世界給我們的印象是穩(wěn)固、直觀的：物體是可以區(qū)分的，概率是常規(guī)的，事件有明確的結(jié)果，信息傳播有限速。但在量子世界里，粒子可以完全相同、狀態(tài)可以疊加、波動(dòng)能相干干涉，甚至還可以跨越空間“糾纏”在一起。正是這些“反直覺”的規(guī)則，讓量子世界與我們熟悉的日常經(jīng)驗(yàn)截然不同，但它們共同拼接出自然最深層的統(tǒng)一圖景。

為什么可以使用「超冷原子試驗(yàn)」來模擬宇宙早期？

@中國(guó)科學(xué)院哲學(xué)研究所科學(xué)哲學(xué)博士生、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)碩士、知乎答主李唐

乍聽起來，用接近 絕對(duì)零度（-273.15℃）的超冷原子模擬宇宙初期那種極高溫度的狀態(tài)有些令人匪夷所思。這看似矛盾的操作，實(shí)際上又一次給一種在物理學(xué)中并不罕見的現(xiàn)象提供了實(shí)例：不同尺度和能標(biāo)的物理系統(tǒng)可能服從某些極其類似的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，可以用同一微分方程來描述 。

在玻色-愛因斯坦凝聚體中傳播的聲波遵循著與宇宙黎明之時(shí)光波在真空中傳播完全相同的數(shù)學(xué)方程。研究團(tuán)隊(duì)通過激光將原子束縛在環(huán)形結(jié)構(gòu)中，并利用鏡面陣列精確操控光束以調(diào)節(jié)被固定的粒子。為模擬宇宙膨脹過程，他們保持環(huán)形結(jié)構(gòu)半徑以聲速擴(kuò)張。向系統(tǒng)中注入聲波后，再通過快速成像技術(shù)記錄環(huán)形結(jié)構(gòu)膨脹過程中聲波的演化過程。他們觀察到：隨著環(huán)形結(jié)構(gòu)擴(kuò)張，聲波波長(zhǎng)相應(yīng)增加——這種現(xiàn)象高度模擬了宇宙學(xué)中的 紅移效應(yīng) （即空間膨脹導(dǎo)致光波被拉伸從而使波長(zhǎng)變長(zhǎng)）。同時(shí)他們還檢測(cè)到波的強(qiáng)度在膨脹過程中逐漸衰減，這對(duì)應(yīng)著早期宇宙中光波因?qū)⒛芰總鬟f給膨脹空間而導(dǎo)致振幅衰減。團(tuán)隊(duì)還觀測(cè)到了名為"預(yù)加熱（preheating）"的復(fù)雜效應(yīng)的跡象。宇宙學(xué)家認(rèn)為該現(xiàn)象發(fā)生于暴脹末期，初始快速膨脹蘊(yùn)含的能量耗散后形成了當(dāng)今觀測(cè)到的各種粒子。當(dāng)超冷原子的膨脹停止時(shí)，聲波會(huì)來回震蕩，最終通過一系列渦旋耗散成沿環(huán)傳播的波。這種能量重新分布的過程與預(yù)加熱理論高度吻合，但其發(fā)生速度遠(yuǎn)超預(yù)期，且呈現(xiàn)方式與現(xiàn)有的宇宙學(xué)理論存在差異。

這一系統(tǒng)可能還能模擬早期宇宙密度變化如何影響星系等結(jié)構(gòu)的形成等現(xiàn)象。此前已有人利用類似的系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室模擬黑洞。盡管目前尚不確定凝聚態(tài)物理學(xué)能否一定能為宇宙學(xué)帶來新東西，但我們可以期待通過加強(qiáng)這種橫跨物理學(xué)不同分支的類比研究，使該系統(tǒng)成為理想的理論驗(yàn)證平臺(tái)，幫助科學(xué)家以全新視角理解已知的物理現(xiàn)象。也許使用超冷原子進(jìn)行更精確的測(cè)量能夠使我們找到尚未被天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的新宇宙學(xué)現(xiàn)象。

量子的糾纏態(tài)、疊加態(tài)是什么意思？區(qū)別是什么？

@中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)量子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)博士生、知乎答主細(xì)雨黃雨桐

要搞懂量子糾纏，必須先明白量子疊加；而要明白量子疊加，最好的辦法就是拿我們們生活中熟悉的“隨機(jī)事件”做對(duì)比——最典型的例子，就是拋硬幣。

一枚“量子硬幣”。這玩意兒跟普通硬幣最大的區(qū)別在于：只有當(dāng)你主動(dòng)去觀察它的時(shí)候，它才會(huì)呈現(xiàn)出“正面朝上”或“反面朝上”這兩種固定狀態(tài)；而在你不觀察的時(shí)候，你沒法描述它究竟在什么姿態(tài)——它處于一個(gè)量子疊加態(tài)。

當(dāng)你把量子硬幣拋向空中的瞬間，它就進(jìn)入了一種神奇的狀態(tài)——量子疊加態(tài)。簡(jiǎn)單說，它不是“可能正面、可能反面”，而是“同時(shí)處于正面朝上和反面朝上兩種狀態(tài)”，它把兩種狀態(tài)“疊”在了一起。

講完了量子疊加，我們終于能聊“量子糾纏”了。還是用硬幣的例子，但這次要加個(gè)新設(shè)定：硬幣落到地上時(shí)，不一定是“正或反”——可能先側(cè)面著地、或者以某個(gè)角度傾斜著落地，然后在地上彈一兩下才最終穩(wěn)定。比如：- 如果硬幣是“側(cè)面朝上”落地的，彈完后正面和反面朝上的概率各占50%；- 如果是“45°斜著”落地的，彈完后可能75%概率正面朝上、25%概率反面朝上；- 不同的落地角度，最后出現(xiàn)“正”或“反”的概率不一樣。

這次實(shí)驗(yàn)，我們要觀察硬幣最后“朝哪兒”。我們做兩個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，一下子就能看出“糾纏”的神奇之處。

實(shí)驗(yàn)一：先后拋兩枚獨(dú)立的量子硬幣實(shí)驗(yàn)步驟：先拋“量子硬幣1”：朝著帶洞的木板拋出去，它同時(shí)從兩個(gè)洞穿過（路徑疊加），落到平地上形成干涉條紋；然后它在地上彈幾下，最后穩(wěn)定成正面或反面朝上。等10秒鐘，再拋“量子硬幣2”：同樣的拋法，同樣形成干涉條紋，同樣彈幾下后穩(wěn)定朝向。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：不管觀察哪個(gè)落點(diǎn)，硬幣1和硬幣2的朝向都沒有任何關(guān)系。比如硬幣1是正面朝上，硬幣2可能是正，也可能是反——完全看各自“落地彈”的隨機(jī)結(jié)果，兩者之間沒有任何“聯(lián)動(dòng)”。結(jié)論：獨(dú)立的量子硬幣是“各玩各的”，它們的狀態(tài)演化完全獨(dú)立，彼此之間沒有任何綁定。實(shí)驗(yàn)二：用“量子糾纏膠水”粘住兩枚量子硬幣一起拋現(xiàn)在我們用一種特殊的“量子糾纏膠水”把硬幣1和硬幣2粘在一起，粘的時(shí)候保證它們的正面朝向同一個(gè)方向（比如都朝東），然后把這對(duì)“硬幣組合”一起拋出去。

你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這對(duì)粘在一起的硬幣不再像獨(dú)立時(shí)那樣“各自走路徑”——它們會(huì)作為一個(gè)整體進(jìn)入路徑疊加態(tài)：同時(shí)從左洞和右洞穿過，最后落在平地上形成干涉條紋（畢竟是“量子組合”，依然有量子特性）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：最關(guān)鍵的來了——當(dāng)這對(duì)硬幣落在地上彈完穩(wěn)定后，只要硬幣1是正面朝上，硬幣2就一定是正面朝上；只要硬幣1是反面朝上，硬幣2就一定是反面朝上。不管拋多少次，兩者的朝向都100%同步。這種“兩個(gè)量子物體的狀態(tài)永遠(yuǎn)同步”的情況，就是量子糾纏——這兩枚硬幣組成了一個(gè)“量子糾纏系統(tǒng)”。

如何發(fā)現(xiàn)量子體系的對(duì)稱性？

@中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)量子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)博士生、知乎答主Buantum

物理是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)！

什么時(shí)候說，一個(gè)系統(tǒng)具有對(duì)稱性？抽象來說，一個(gè)操作下，系統(tǒng)性質(zhì)不變（如能量），那么就具有對(duì)稱性。描述一個(gè)系統(tǒng)的量，大家都熟悉，也就是哈密頓量H。對(duì)應(yīng)一個(gè)哈密頓量 ，進(jìn)行某種變換，哈密頓量保持不變，那么就說這一哈密頓量具備這一對(duì)稱性。

這一性質(zhì)有什么用呢？答案是重構(gòu)哈密頓量！

鏡像對(duì)稱性的奇偶宇稱容易找，那更復(fù)雜的對(duì)稱性呢？比如說32種晶體點(diǎn)群，230種空間群？這就要系統(tǒng)學(xué)習(xí)群論，群表示了。好在是，這些只需要查群的不可約表示即可。

群的不可約表示是承載群操作的基本構(gòu)建塊。通過不可約表示，可以將哈密頓量進(jìn)行塊對(duì)角化。同一個(gè)塊對(duì)應(yīng)了同一不可約表示。這樣，一個(gè)哈密頓量就被分為了不同的部分，塊內(nèi)再對(duì)角化，可以得到不同的本征態(tài)，本征能量，而這些本征態(tài)又同屬于一個(gè)群的不可約表示。塊對(duì)角化的性質(zhì)使得求解哈密頓量的數(shù)值復(fù)雜度降低，一般會(huì)用于精確對(duì)角化之中。

如何發(fā)現(xiàn)量子體系的對(duì)稱性？

理論預(yù)測(cè)的“正向路徑”： 假設(shè)一個(gè)結(jié)構(gòu) → 確定其對(duì)稱性點(diǎn)群 → 約束哈密頓量的對(duì)稱性 → 預(yù)測(cè)本征態(tài)的對(duì)稱性分類。然而，在物理實(shí)踐中，我們面臨的往往是實(shí)驗(yàn)探索的“逆向問題”。此時(shí)，我們?nèi)绾翁綔y(cè)這個(gè)未知的系統(tǒng)呢？

這正是光譜學(xué)大顯身手的舞臺(tái)，而選擇定則則是解決此問題的關(guān)鍵鑰匙。其邏輯如下：

提出假設(shè)：我們先提出幾種化學(xué)上合理的候選結(jié)構(gòu)。

理論推演：我們對(duì)每一種假設(shè)的構(gòu)型，都走一遍上述的“正向路徑”。利用群論，我們不需知道哈密T頓量的具體細(xì)節(jié)，僅憑其對(duì)稱性，就可以對(duì)每種構(gòu)型做出唯一且剛性的光譜學(xué)預(yù)測(cè)。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：我們對(duì)真實(shí)的甲烷樣品進(jìn)行紅外和拉曼光譜測(cè)量，得到一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)——即譜峰的數(shù)量、位置和強(qiáng)度。

得出結(jié)論：將實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果與不同假設(shè)的理論預(yù)測(cè)進(jìn)行比對(duì)。哪一個(gè)預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相符，我們就接受哪一個(gè)結(jié)構(gòu)作為該分子的真實(shí)構(gòu)型。反之，與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相悖的假設(shè)則被證偽和排除。

因此，選擇定則扮演了至關(guān)重要的橋梁角色。它將一個(gè)不可直接觀測(cè)的微觀屬性（分子的對(duì)稱性），轉(zhuǎn)化為一個(gè)可通過實(shí)驗(yàn)精確測(cè)量的宏觀信號(hào)（光譜譜峰的有無）。我們雖然無法直接“看到”哈密頓量的形式，但通過光譜這個(gè)“窗口”，我們可以窺見其本征態(tài)所必須遵循的對(duì)稱性約束，從而反推出那個(gè)唯一能導(dǎo)致這種約束的系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)。

歡迎參與話題，一起加入物理討論～

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