如果你完全不懂量子力學(xué)，請放心大膽地往下看，我保 證不用任何公式就能讓你秒懂，連 1+1=2 的幼兒園數(shù)學(xué)基 礎(chǔ)都不需要。 如果你自以為懂量子力學(xué)，也請放心大膽地往下看，我保證你看完會仰天長嘆: 什么是 量子力學(xué) 啊?! 正如量子力學(xué)大師兼撩妹大師理查德·費曼的名言: “從前，據(jù)說世界上只有 12 個人懂相對論— 我可不信。也許曾經(jīng)只有 1 個人懂相對論，但當(dāng)人們看了他的論文 以后，懂的人肯定不止 12 個。然而另一方面，我可以有把 握地說沒有人懂量子力學(xué)。 —換句話說，誰要是覺得自己徹底搞懂了量子力學(xué)， 那他肯定不是真懂。 在燒腦、反直覺和“毀人三觀”方面，恐怕沒有任何學(xué)科能夠和量子力學(xué)相比。如果把理工男最愛的大學(xué)比作霍格沃茲魔法學(xué)校，那么唯一可以和量子力學(xué)專業(yè)相提并論的，只能是黑魔法。 然而，量子理論之所以看上去如此神秘，并不是因為物理學(xué)家的故弄玄虛。其實，在量子理論誕生之初的搖籃時期， 它原本只是一門人畜無害的學(xué)科，專門研究電子、光子之類 的小玩意兒。而“量子”這個現(xiàn)在看來很牛的名詞，本意不 過是指微觀世界中“一份一份”的不連續(xù)能量。 這一切，都源于一次物理學(xué)的靈異事件...... 百年戰(zhàn)爭 20 世紀(jì)初，物理學(xué)家開始重點糾結(jié)一個其實已經(jīng)糾結(jié) 了上百年的問題: 光，到底是波還是粒子? 所謂粒子，可以想象成一顆光滑的小球球。每個粒子有確定的位置和速度，運動時直線前進(jìn)，相撞時會按一定角度反彈。每當(dāng)你打開手電，無數(shù)光子就像出膛的炮彈一樣，筆直地射向遠(yuǎn)方。很多著名科學(xué)家(牛頓、愛因斯坦、普朗克、康普頓) 做了很多權(quán)威的實驗 a，確鑿無疑地證明了光是一種粒子。 比如，就拿讓愛因斯坦得諾獎的經(jīng)典光學(xué)實驗“光電 效應(yīng)”來說吧。人們發(fā)現(xiàn)，光照到一塊金屬上，金屬的表面 居然會產(chǎn)生電流;而且更詭異的是，這種現(xiàn)象對光的強(qiáng)度完 全無感，只與光的頻率有關(guān)。如果頻率不夠，無論用多強(qiáng) 的光照射金屬板，光電效應(yīng)都不會發(fā)生;反過來，只要光頻 率剛剛越過一個門檻值，再微弱的光線都可以觸發(fā)光電效應(yīng)， 只不過產(chǎn)生的電流比較小而已。 今天看來，這是一個非常簡單的實驗，簡單到被寫進(jìn)高 中物理教科書，成為高考物理卷的必考知識點，當(dāng)年卻讓眾 多科學(xué)大佬一籌莫展。電子吸收了光能，掙脫原子核的電磁力束縛跑來，從而形成了電流 —這部分很容易理解; 但是，你怎么解釋“頻率門檻”的事情?按理說，更強(qiáng)的 光可以給電子提供更多能量，延長光照時間應(yīng)該也可以攢下 足夠的能量形成電流，可這兩種預(yù)想中的場景在現(xiàn)實中偏偏從未發(fā)生。 如果把光看作一種波，一種連綿不絕、可以無限細(xì)分的能量，那么這個問題恐怕永遠(yuǎn)無解。第一個想通的還是當(dāng)之無愧的愛因斯坦大神:每個電子只能吸收 1 個光子的能量， 一旦這個光子的能量(和頻率成正比)足夠逃脫原子核的囚 籠，電子就能“越獄”成功，否則只能把這份能量物歸原主。 更多的光子(光強(qiáng))和更長的照射時間對單個電子而言毫無 意義，因為它并不能攢下兩個光子! 既然光都能分成一個兩個的光子，那它自然只能是粒子 了— 這種“異端邪說”立刻引爆了學(xué)術(shù)界，因為在光電效 應(yīng)之前，已經(jīng)有很多比當(dāng)年 26 歲的愛因斯坦更著名的科學(xué)家(惠更斯、托馬斯·楊、麥克斯韋、赫茲)做了很多更權(quán) 威的實驗，確鑿無疑地證明了光是一種波，電磁波。 所謂波，就像往河里扔塊石頭，產(chǎn)生的水波紋一樣。如果把光看作一種波，可以完美解釋干涉、衍射、偏振等經(jīng)典光學(xué)現(xiàn)象。 既然有的專家認(rèn)為光是粒子，也有的堅信光是波，那么我們可以輕松得出結(jié)論:光既是波又是粒子。好的，本集內(nèi)容到此結(jié)束，感謝您的閱讀，我們下集再見...... 千面之神 說到信仰，我且問你:《權(quán)力的游戲》中，信奉七神 的維斯特洛人民，為何偏要與信奉舊神的野人拼個你死 我活? 古往今來，人類為了信仰爭端大開殺戒，早已不足為奇。 在這方面，西方唯一的和諧社會可能是古希臘:他們的神多 達(dá)百八十號，有的管天上，有的管地下，還有的專管“啪啪 啪”，各路神仙各司其職，倒也井水不犯河水。人稱:希臘眾神要命的是，科學(xué)家信仰的神只有一個，而且是放之宇宙而皆準(zhǔn)的全能大神。 這位神祇的名字，叫作真理。 大到宇宙的誕生，小到原子的運轉(zhuǎn)，科學(xué)家相信，這個世界的萬事萬物都是基于同一個規(guī)律，可以用同一個理論，甚至同一套方程解釋一切。 比如，讓蘋果掉下來把牛頓砸暈的是萬有引力，讓月亮懸在太空中掉不下來的也是萬有引力;用同一個方程，既能算出地球的質(zhì)量，也能讓馬斯克的“獵鷹 9 號”火箭上天， 這就是科學(xué)的威力。 什么?想要一個宇宙、兩種規(guī)律? 對不起兄弟，別在科學(xué)界混了，您可以去跳個槽。當(dāng)然，科學(xué)界也沒有誰敢自稱真理代言人，就連牛頓謙虛起來都是這樣的:“我只是一個在海灘上撿貝殼的孩子，而真理的大海，我還沒有發(fā)現(xiàn)啊!” 就算是撿貝殼，撿得多了，說不定拼到一起就能窺見真理之神的全貌呢! 整個科學(xué)史，就像一個集卡拼圖的過程。做實驗的每發(fā)現(xiàn)一個科學(xué)現(xiàn)象，搞理論的就絞盡腦汁推測它背后的運行規(guī)律。不同領(lǐng)域的大牛把各方面的知識、理論慢慢拼到一起，真理的圖像就漸漸清晰。 在 20 世紀(jì)初，光學(xué)的知識儲備和數(shù)學(xué)理論越來越完善，大家覺得，這一塊的真相總算有希望拼出來了— 結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)，波派和粒派的理論早已背道而馳，還各自越走越遠(yuǎn)。 就好比你集了一輩子卡片，自以為拼得差不多了，這時突然發(fā)現(xiàn)，你拼出的圖案居然和別人的完全不一樣，而且差得不是一點點! 是不是有種把對方連人帶圖砸爛的沖動? 當(dāng)時波派和粒派都堅信，自己手上的拼圖，才是唯一正確 的版本。雙方僵持不下，直到 1924 年， 終于有人大徹大悟：波 or 粒，為什么不能兩者都是? 也許在某些時候，粒子看起來就像是波;在另一些時候， 波看起來就像是粒子。 波和粒的性質(zhì)如同陰陽一般相生相克，就像一枚硬幣的 正反兩面(波粒二象性)，只不過我們一直以來都在盲人摸 象、各執(zhí)一詞。 按照“波粒二象”的理論，與其說光“既波又�！保�倒 不如說它既非波也非粒，它只是恰好在某些時候表現(xiàn)出了和 我們刻板印象中的波 / 粒相同的行為而已。就像這個在不同方向上同時投影出方和圓的東西，它并不是方形和圓形的混血兒，而是在二維世界生活已久的平面國居民曾經(jīng)無法想象的新物種:圓柱體。 真理確實只有一個，但是真理的表現(xiàn)形式，會不會有多個版本?難道真理就是那個千面之神，用千變?nèi)f化的面目欺騙了我們?nèi)绱酥��? 果真如此的話，那個藏在面具背后的本尊又是誰呢?