我们自己也好,我们生活的这个世界也好,都是用量子构成的。
身边的自然现象也好,科学技术也好,都是如果没有量子的存在就无法成立的。
但是,这个量子,是一个无法捕捉到的不可思议的东西。
作为创造世界根本的根源性存在,对于量子的理解今后应该会越来越重要,但是追求其姿态的话就会发现其无迹可寻。真是令人着急的事。
量子到底是什么呢?话题作品《时间是什么》的来自日本的作者松浦壮先生在《量子究竟是什么》中展开了量子论“直觉性”理解之旅!
现在看到的世界不是“真正的世界”
请抬起头环视四周。我经常在电车上写原稿,现在也还在电车里敲键盘,我的周围吊环摇晃,空罐子翻滚,还有从社团活动回来的学生们在谈笑。世界上每天都会发生各种各样的事情,但即使自己在做某件事情,世界本身也不会改变。在身边展开的今天的世界也和往常一样。就是日常的生活,大家的周围也一定有相似之处吧。
在这里,试着问一下有点不可思议的问题吧。现在所看到的这个世界,真的是世界本身吗?
“我手里拿到了一本书……”请稍等一下把书合上!莫惊诧往往热情洋溢的年轻人似乎会脱口而出的这个疑问,实际上这是现代物理学的核心之一。
然后,物理学非常认真地这样回答。所看到的世界并不是世界本身
这绝不是夸张也不是吹毛求疵,而是“东西是由什么做成的?”这是人类不断 探索 “量子”所遵循的道理之一。看来,尽管微观世界的居民量子是世界的大本营,但它似乎遵循着与我们直观想象完全不同的法则而行动着。
“提示”意外地就在身边。例如这本书。大家现在肯定在看这本书,如果说大家现在看的书不是“书本身”的话,会不会很吃惊呢?但是,这却是毋庸置疑的事实。
“世界的想象图”
在大家的视野中,反射到书本上(想象中)的光进入眼睛,分布在视网膜上的视细胞对光作出反应,将电信号发送到大脑,大脑通过处理那个信号而制造出来,可以说是虚拟现实。
书不仅仅是视觉信息。手指翻页时产生的压力信息、这时产生的声音信息、书中出现的胶水成分信息,分别通过触觉、听觉、嗅觉来捕捉,转换成电信号传到大脑。
人脑为了与来自各个传感器的所有电信号一致,构建了被称为“书”的物体的想象图。对书的存在感到真实,是因为这个想象图和通过五感得到的信息中的任何一个都不矛盾。
这可以说是我们所认识的所有事情。当然也没什么,我们从一开始就没有看到“世界本身”。
认为看到的东西全部都是通过五感进行的“测定”,不矛盾地构成了世界的想象图。
凭五官怎么也无法理解
“嗯,确实可能是这样。因为有什么东西所以看起来像那样吧?这样的话,即使认为看到的东西是在那里的东西的真面目也没问题吧”
你说得对。确实,“能看见的书”可能是感官和大脑产生的想象的产物,但是如果不存在被称为“书”的什么东西的话,就没有能看到那样的东西的道理。如果自己看的书别人看不见的话(从各种意义上来说)是个问题,但是好像其他人也能看到同样的书。如果说五官不可信的话,使用机器也没关系,仅仅精度发生变化,结果不会改变,无论谁观测都会看到同样的东西。
作为现实问题,看到的世界是真正的世界吗?嗯,想了也没有答案,看了也没用。即使把看到的东西就那样认为是世界也没有什么不方便的,这样不是很好吗?这样想也不会有什么问题。
但是,这种天真无邪的世界观通用的和平时代,在20世纪前半期量子被发现后就结束了。
松浦壮先生虽然在《量子是什么》书中详细解释了量子,但是量子这个东西连位置和速度都还无法确定下来。
位置和速度是我们直觉世界认识的根本。要将无法使用这些表达的“量子”收入我们通常的认知中,是相当困难的工作。
到底在哪里,真的无法确定位置
举一个例子吧。请把手边的书放在桌子上闭上眼睛。当然书看不见了。但是,虽说如此,“书消失了!”没有人会这样嚷嚷吧?只是单纯地从视野中消失了。如果睁开眼睛(除非有人恶作剧),书应该和刚才一样在桌子上。
望着天空,就像太阳和月亮总是在那里一样,世界无论我们看不看见都不会改变地存在于那里,只要我们想看,无论何时都能看到它真实的样子。这是我们一直信赖的常识。
但是量子不同。在微观世界里,即使在某个瞬间看到了什么,下一次看到的时候也不一定能在预想的地方看到同样的东西。
按照刚才的书的例子来说,把书放在桌子上,闭上眼睛,然后睁开眼睛,明明谁也没有碰过,却掉在桌子下面,或是在厨房,或是上一层,找到的地方也不一样(当然,书是书)像这样大的物体不会发生如此极端的事情,所以说到底只是个比喻。
量子在本质上没有固定的位置,只有通过“看”才能确定那个地方。令人难以置信的是,在量子世界里,“存在”和“可见”是不可能相同的。
如果有人说 “夜空中能看见星星,多亏了量子 ”,通常会被反驳“不知所云!你在说什么?”恐怕这是最坦率的感想吧。完全就是这样,量子总是伴随着这种“莫名其妙”的东西。人类是对无法凭直觉理解的事物感到“很难”的生物。偏离直觉理解的量子论对于人类来说是无论如何也难以理解的存在。
根据被称为“量子力学”的方法论,借助数学的帮助可以正确地预言微观世界的现象。正因为如此,从闪存那样的半导体技术到MRI那样的医疗技术,运用量子力学的各种科学技术被开发,丰富了我们的生活。
科学的目的不是追求真理这种暧昧的东西,而是合理、定量地说明现实世界。不含糊地进行计算,其结果既然与自然现象一致,量子力学作为自然科学是完全正确的体系。
也许你会这么想“也许量子力学是正确的,但是这种复杂的事情只是微观世界的事情吧?我们平时所看到的是一个巨大的世界,所以没有关系吧?”。可以理解你的这种心情,但是很遗憾这是错误的。这也在《量子是什么》的书中进行了详细叙述,不仅不是没有关系,其实现在我们看到的风景如果不以量子为前提的话是无法成立的。
例如,如果光不是量子的话,就看不到夜空中的星星。如果电子不是量子,这个世界上就没有颜色。如果一切都不是量子的话,我们的身体和地球都会消失。
量子是令人吃惊的亲近的存在,说起来,从很久以前开始就在我们的眼前出现了。世界是现在的样子和世界的基础是量子是表里一致的。不能以直觉的来理解,虽然为了计算需要数学,但是想要了解世界的话,量子是无法避免的。
为了理解量子,制作“电路”
松浦壮先生认为直觉是孕育出来的。举个例子,大家在小学低年级的时候,连简单的加法计算都会觉得很辛苦吧?但是,现在一位数的加法可以心平气和地暗算,当人们看到“32+43=30”这个错误的算式的时候,不用计算就可以说“咦?”并感觉是错误的。即使是以前很辛苦的事情,现在几乎都能凭直觉得出答案,这是直到理解为止反复进行正确计算的证据。
这个“领会”的瞬间很重要。这是脑内构建“电路”的瞬间。直觉在加法上起作用,是因为通过充分的经验在脑内形成了“加法电路”。这不是天生具备的大脑机能,而是通过积累正确的经验而获得的。
投球等也是很好的例子。不太习惯球的孩子们在投球时给人一种不正规的印象。大人们想办法表达在投球瞬间的感觉,但是怎么也做不好。但是,在以正确的姿势反复投掷的过程中,身体中什么东西连接起来的瞬间就会到来。投球也会越来越进步,大人也会说“就是这样!”这样的话,回过神来就会有仿佛是从出生开始就有的错觉。在构筑了“投球电路”的环境下,那么莫名其妙的“投球”的感觉变得直观了。这也是通过积累正确经验而获得的能力。
“量子”被认知的时代
像这样,让直觉工作需要基础的电路,要建立电路,在正确的方向上积累的经验是不可缺少的。反过来说,如果感觉到什么新事物无法直观地理解的话,就无法构筑理解它的电路。
就像以前的加法和投球一样,通过充分积累正确的经验,将电路刻在身体上,让人感觉到一种恍然大悟的抽象概念。这是直觉。您能理解“直觉是孕育出来的”的意思吗?
让我们把话题回到量子上来吧。确实,直觉对量子不起作用。但是,这是因为支撑我们常识性的直觉的电路是通过肉体具备的五感的经验培养出来的。证实这种经验的不是量子力学,而是传统物理学的领域。既然量子现象在传统物理学中无法处理,那么无论怎样“易懂”地运用从五感中获得的知识和经验,也绝对无法直观地理解量子。
那么,要理解量子该怎么做呢?到了这里答案只有一个。在理解之前要积累正确的经验。到此为止。我把松浦壮先生的《量子是什么》推荐给感兴趣的朋友们。
量子被发现已经过去了100多年的现在,我们生活在以量子力学为基础的科学技术的包围中。单纯认为量子“不可思议”的时代就要结束了。
什么是物理学?物理学与我们的生活和社会有什么关系?怎样学好物理?
什么是物理学?
物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律的一门自然科学。
物理学与我们的生活和社会有什么关系?
物理学的知识、研究方法和研究成果在自然科学的各个部门都起著非常重要的作用。
物理学的每一项重大发现,都极大地推动了社会的进步和发展。
学习物理知识和实验技能,接受科学方法和科学思维的训练,受到科学态度和科学作风的薰陶,这些对帮助学生提高科学文化素质,继续学习科学技术,适应现代生活,以及今后从事实际工作都具有重要意义。
怎样学好物理?
1. 对于物理概念和规律,重在理解
2. 要认真观察和做好实验
3. 要及时复习,按时完成作业
4. 要善于应用所学的知识
什么是物理学与怎样学好物理物理学是研究物质结构和运动基本规律的学科。
上课用心听讲,记住其中的道理与灵活运用公式进行正确的计算,就会学好物理。
物理学和社会学有什么关系有物理才有化学,有化学才有生物学,有生物学才有心理学,有心理学才有社会学
物理学与我们生活的关联了解杠杆原理学会怎样省力
什么是材料物理,材料物理与物理学有什么关系宽泛来讲,材料物理主要研究的是材料物体的内部受力及物体的变形。其中力是原因,变形是结果,整个材料力学基本构建都是基于实验物理与经典力学的基础之上的,这样就使得它的严谨性颇受怀疑,但这是没有办法的事情,因为我们现实生活用到的是也只是通过设计判断大概的受力范围,是它在裕度范围内工作,材料不发生变形就ok了。
物理学和程式设计有什么关系?
关系1、都用智力
2.都讲逻辑
3.程式设计是在计算机的物理电路原理的基础上的
4.程式设计可以模拟物理实验
物理学中ev与v有什么关系电子伏(eV)目标是1个电子经过1V电势差所获得的动能,是一个能量单位
1 eV = 1.60×10-19 J
V是电势差单位
"什么是材料物理,材料物理与物理学有什么关系材料物理与物理学有一定的关系,都属于物理范畴,但是材料物理更加侧重与材料的物理效能,力学效能,电磁学,等等
怎样学好物理学我觉得学会分析错误很重要
写完解答对完答案并不等于做完一道题
这道题答对了,就把这一型别的题都总结归纳下,那么以后这一类题都没问题了
这道题答错了,那么是错在哪里?为什么会出错?和正解产生偏差的原因在哪?
相信这样分析了之后,错误率一定会明显减少的
我认为关键是看定理定律的推导过程 再就是注意细节 要会在脑海中模拟处题目中表达的物理过程 这是应对考试
你要真正学好物理 就必须学好数学 尤其大学物理 离开数学是没法活的 因为初中的东西都很简单 你可以通过想当然的一些经验来实现 但是较为深入的学习 能解决一些问题的话 必须借助数学
我感觉你现在的情况就是还没入门 对于初中物理 不需要天赋就能学好 关键是你得入门 知道这门学科研究甚至应试的一些套路
只想说 在初中 物理是最简单的一门学科
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本文概览:我们自己也好,我们生活的这个世界也好,都是用量子构成的。 身边的自然现象也好,科学技术也好,都是如果没有量子的存在就无法成立的。 但是,这个量子,是一个无法捕捉到的不可思议的东...
文章不错《量子解读:我们所看到的世界不是真正的世界》内容很有帮助