手机浏览器扫描二维码访问
发表了一个演讲,题目叫《在热和光动力理论上空的十九世纪的乌云》。开尔文男爵在演讲中说,物理学的大厦已经基本落成,剩下的只有边边角角的修补工作。不过,还有两个小问题没有解决,他用“两朵乌云”来形容。但是就在这次演讲后5年,传统的物理学就被撼动,解决第一朵乌云的方法衍生出了相对论,解决第二朵乌云的方法衍生出了量子力学。
其实,即便是相对论的出现,也是让人们对世界的认识更加清晰了。在一个广袤的空间中,粒子在推力和拉力的驱动下不断运动。法拉第和麦克斯韦加入了电磁场的概念。“场”是分散在空间中的存在,相距遥远的两个物体之间通过“场”相互施加力的作用。爱因斯坦完善了这个理论框架,因为他证明了引力也能被纳入“场”的概念中,而这个“场”就是时空的几何存在本身。这一归纳总结既清晰明确,又十分漂亮。
直到量子物理的出现,世界在科学家眼中又开始变得乱糟糟了起来。我们的故事就要从这里讲起。
1925年这一年的夏天,一位23岁的青年提出了一种理论,想要解释物理学发现中一些诡异的现象,这个年轻人叫沃纳·海森堡,量子力学的故事,就从他开始。
海森堡要解释什么样的诡异现象呢?当时一位成名的科学家尼尔斯·玻尔,他发现了一些公式,通过这些公式,可以预测化学元素的特征。比如,当一种元素被加热时,它会发出什么频率、什么颜色的光。这在当时是一项了不起的成就。
问题在于,玻尔发现的公式虽然和实验情况完全相符,但是科学家们却不知道怎么解释它。在玻尔的公式里,原子内部的电子只能在一些特定的轨道上,带着特定水平的能量运动。
这就好比天文学家告诉我们,月亮是绕着地球转的,但是,月亮只能在距离地球36万公里和41万公里的两条轨道上运行,近一点远一点都不行。更诡异的是,两条轨道之间如何切换呢?月球总得一点一点拉远或者接近吧?并不是。月球是直接从一条轨道跳到另一条轨道上去的。
我们今天知道,玻尔这种现象在量子力学中叫做“量子跃迁”,是微小粒子的特殊现象。但是当时的科学家们并不知道,他们就是按照天体运行的规律去进行类比的。这个时候,电子这种在特定轨道之间跳来跳去的模式,就显得太离奇了。
电子是如何在原子内部运动的?为什么偏偏是这些轨道?这种从一个轨道到另一个轨道的无法解释的“跃迁”是什么?是怎样一种未知的力引发了电子如此离奇的表现?当时科学家普遍认为,原子是构成一切物质的最小基石。所以,这些问题不能解决,我们就无法弄清楚物质的基本原理。
玻尔和他的同事们围绕这一问题研究了十多年,仍一无所获。似乎没有任何一种合理的力,能够解释电子奇特的轨道和跳跃。但通过这些轨道和跳跃可以很好地预测原子的现象。这实在是令人困惑。
海森堡作为一名年轻的物理学家,也陷进了那个问题里无法自拔。与其他人一样,他也尝试了所有的方法,却没有一种奏效。直到1925年,他取得了一些突破。
海森堡的想法大胆又简单。既然找不到一种力,能让电子做出如此离奇的运动,那我们就先不去想新的力,就从已知的力出发来进行思考,那就是将电子吸引到原子核周围的电力。既然找不到电子运行轨道的规律,那我们就继续使用已知的力学定律,不去改变它。
唯一需要改变的,是我们看待电子的方式。放弃原来那种天体运行的类比,不再把电子看作沿着一条轨道运动的物体。
总之,既然现在搞不清楚电子是如何在原子内部运行的,那我们就先放弃对电子运动的描述。只描述人们能从外界观测到的东西,也就是电子发光的强度和频率。利用这些观测数据,重新理解电子。
海森堡用矩阵的方式来进行计算。海森堡给自己的朋友泡利寄去了一份计算结果,并且在信中说:“一切还十分模糊,我也不清楚这意味着什么,但电子似乎不再沿着轨道运动了。”
就在差不多同一时间,另一位科学家薛定谔,也尝试列出方程来描述电子的诡异现象。在薛定谔列出方程之后,人们反过头来再去看海森堡的工作,这才恍然大悟,他们的数学演算,同样预测的是概率。
不论是海森堡,还是薛定谔的量子理论,它们预测的都是概率,而非确定的事件。
从这时候开始,量子力学就开始变得让人迷惑了。就连玻尔这位开启量子力学大门的科学家都说:“谁如果不为量子力学感到困惑,谁就是根本没理解量子力学。”
到底量子力学让科学家产生了怎样的迷惑呢?最主要的有三点:
第一,粒子的状态会叠加。量子最诡异的地方,就是它的不确定。它可能在一个位置,可能又在另一个位置。物理学家管这种现象叫做“量子叠加态”,这动摇了科学家心中的确定性,很多科学家拒绝接受这样的结果,连爱因斯坦都说“上帝不掷骰子”。
第二,观测会影响结果,仿佛粒子能感觉到人们在看它,看与不看时,获得的结果会大不一样,这让科学家开始怀疑主观和客观的边界。
第三,粒子所带的能量是一份一份的,不连续的。后来物理学家发现,之所以原子中的电子必须在特定的轨道上,是因为只有在这些位置,电子才能拥有合适的能量,符合一份一份的要求。
别的位置,电子所带的能量可能就不是整份的,物理规则就不允许这样的情况出现。量子理论的名字正是由“量子”,即“一份一份的能量”来的。以往人们都认为,世界应该是连续的,可是量子力学展现出来,这个世界可能在最小尺度上,就是不连续的。量子力学证实了世界非连续性的一面。
你看,传统物理学让人们相信世界是确定的,是有不受人影响的规律的,是连续的。但是,量子力学打破了人类对于世界原有的认知,告诉我们这是错的。可是量子力学却没有告诉我们,正确的答案是什么。目前科学家们掌握的是一些数学上可以验证的公式,实验室中观测的结果,但是这些公式和结果要如何解释,至今还没有定论,甚至按照这些公式和结果,我们能推断出一些非常匪夷所思的结论。
那这个世界到底是什么样呢?很遗憾,目前可能没有确定的答案。
我和一群女人的故事 淫乱少妇系列 雾隐占婆 领主:我的系统能开科技! 恶魔恶魔 遇男不淑 爱上吸血小王子 杠上腹黑王爷:妾本狂野 绝世红妆 穿越之围观大唐(耽美同人) 重生大唐 我靠各路大神创造科幻世界 (灌篮高手同人)[流花同人]好想大声说爱你 贱妇 四爷很忙 藏地密码之11:冥河之路 绝色倾城 活出自己 甄珠 笑傲江湖之徒手逍遥
...
从农村考入大学的庾明毕业后因为成了老厂长的乘龙快婿,后随老厂长进京,成为中央某部后备干部,并被下派到蓟原市任市长。然而,官运亨通的他因为妻子的奸情发生了婚变,蓟原市急欲接班当权的少壮派势力以为他没有了后台,便扯住其年轻恋爱时与恋人的越轨行为作文章,将其赶下台,多亏老省长爱惜人才,推荐其参加跨国合资公司总裁竞聘,才东山再起然而,仕途一旦顺风,官运一发不可收拾由于庾明联合地方政府开展棚户区改造工程受到了中央领导和老百姓的赞誉。在省代会上,他又被推举到了省长的重要岗位。一介平民跃升为省长...
吕诚,十五岁之前一直没能修炼出内劲,只能当杂役。但他从小喜欢夜视星空,十年时间,让他的眉心处出现别人所没有的感应力,能让他感知周围的一切事务,并且修炼出内劲,踏入武者行列。从此,这个普通的杂役进阶为天才武者。学心法,进展神速练武技,无师能自通易容变声,惟妙惟肖。在这个武者为尊的世界,最终一步步成为睥睨天下的至尊...
(都市热血小说)叶龙曾是世界上公认的文武奇才,所到之处,再强大的敌人也得望风而逃。然而,就是这样的叱咤风云人物却突然放弃耀眼光环,回到灯红酒绿的都市保护大小姐!他性格冷酷张狂,为达到目的不择手段!凭借惊人的本能和超人的智力,在繁华的天骄市上演一场激情四射的热血人生!PS本书读者群128492045(豆丹家族)...
某天,宋书航意外加入了一个仙侠中二病资深患者的交流群,里面的群友们都以‘道友’相称,群名片都是各种府主洞主真人天师。连群主走失的宠物犬都称为大妖犬离家出走。整天聊的是炼丹闯秘境炼功经验啥的。突然有一天,潜水良久的他突然发现群里每一个群员,竟然全部是修真者,能移山倒海长生千年的那种!啊啊啊啊,世界观在...
段飞是个倒霉的孩子,老爹被人陷害入狱,又遭遇对象退婚,开间小诊所给村里的人治病,连温饱都不行。可他从未放弃过努力,他坚信只要人不死,必定有站在人生巅峰的那天,最后他用枚小小的银针走上复仇之路,凭精湛的针灸获得无数美女青睐陪伴。这是个励志故事,段飞的崛起之路经受无数阴谋陷害,可他为了坚守正义毫不畏惧,视死如归跟邪恶力量做斗争。...