
世界如此简单吗?——量子物理简说
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(第一节)波粒谜案
一提起量子,人人一脑袋糨子。
曹天元先生写过一本书,名叫《量子物理史话》,非常有趣,人称此书是中国的《时间简史》。看完这本书,大家就明白量子是啥了,那么怎么证明你明白了呢?是这样的,如果你发现自己脑袋里的糨子更多了,那么恭喜,你终于明白量子了。
量子世界真的那么不可理喻?如果我说量子世界是可以理解的,你会不会捡几块板砖拍我?别急,把你手里那几块砖摞个板凳,坐下来听我聊聊。
要说这量子物理,最叫人头疼的是哪样?那要属波粒二相性、不确定性这些奇怪现象了。咱们先说一下那个万恶的双缝实验(如下图),本来呢,设计这个试验是想证明一下光是波,也证明成功了,双缝后面的侦测屏上出现了波干涉条纹,后来不知是谁,想出了一个坏主意,弄了把电子,对着双缝一通扫射,原以为能把双缝后面的侦测屏打出两溜印子来,可打完一瞧,差点亮瞎双眼,侦测屏上的电子落点,竟然排成了波干涉的条纹!
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牛顿头一个就不干了,说好的惯性定律呢?任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态啊,你们这帮电子被打出去,老老实实走直线不就完了?一路上又没有鬼踢你,改变你的运动状态,你干嘛学着人家走猫步呢?哦不,走波步呢?
牛顿这个名可不是白叫的,牛脾气相当大,非要较这个真,抄起电子,一一地放,就是要看看电子到底是怎么走成波步的,然后牛顿就彻底晕菜了,敢情这电子飞出去之后,路线是不确定的,可能走左缝,也可能走右缝,打到侦测屏上也是一个点,可多个落点组合在一起,还是干涉条纹!
一听这消息,射击运动员也不干了,啥?电子走的路不确定?那我们的呢?也不确定?瞄准十环能打脱靶,瞄准裁判反倒能打中十环?这还能不能让我们愉快地参加奥运会啦?
说到这儿啊,各位,大家都能分清楚波和粒吧?波就是水波那样的,粒呢,从砂粒、小米粒到地球、太阳,全都算是粒,波与粒差异太大了,在量子世界怎么混到一起去了?而且在宏观上非常确定的运动,到了量子那边就不确定了呢?为了解释这些现象,物理学家们绞尽脑汁,最后给出了相当矛盾的答案:1、波粒二相性,说物质既是波又是粒,你不看它的时候,它可说不准,你一看它,它才现原形。2、测不准原理,说粒子的速度、方向、位置啥的都不能同时确定。按这些理论,可以是波,不去看一眼月亮,月亮就保不齐是啥样……
大家听到这里,是不是觉得很疯狂啊?可是说这些话的并不是疯子,而是拿诺贝尔奖的物理学家,咋样?大家晕不晕,别说你晕,物理学家自己都晕,很多知名的物理学家在观点与立场上严重对立。
面对这么多难以理解的理论,大家不知道该听谁的好,现在咱们自己成立一个专案组,也尝试着破解一下波与粒这个案子。从哪里着手呢?先访问一下首席受害人:“牛老师,请您讲一下详细情况好吗?”
牛顿气愤地说:“先生们,我还能说什么呢?惯性定律已经被魔鬼毁灭了。”
唉,牛老师,您这么大一科学家,怎么张嘴就说迷信话呢,好了,咱们请牛老师喝口茶冷静一下,然后接着分析案情,既然说到了惯性定律,就先从这儿分析吧,定律上说了,任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态……嗯?直到外力迫使它改变运动状态?如果定律没错的话,那就是说,电子在飞行的过程中遇到了外力?而且绝不是我们熟悉的空气阻力和地心引力,否则牛老师的第二定律就能搞定,怎么会出现不确定状态呢?
“牛老师,您再好好想想,从电子到侦测屏的这段空间内,是否还存在某些我们尚未知晓的力量?”
牛顿认真想了一会子,很无奈地说:“我想,那应该是魔鬼的力量。”
“……那啥,牛老师,您还是先喝茶吧。”
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期待演员杨洋带来更好的作品
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