孔軒打了個響指,點了點頭。
台下的學弟學妹們也恍然大悟。
“秦墨說對了,這個人就是托馬斯·楊,我們今天所做的楊氏雙縫幹涉試驗就是他當年逆轉局勢的實驗!”
孔軒接著道:“托馬斯·楊是個不折不扣的全能型天才,兩歲認字,四歲通讀拉丁語聖經,十四歲精通十種語言,長達1500年無人能解的古埃及象形文字,就是被他破譯的。”
台下傳來陣陣驚歎聲。
“他用這個實驗讓波動派大獲全勝,微粒派從此銷聲匿跡。”
“不久之後,麥克斯韋電動力學橫空出世,他的電磁理論在數學上完美的令人難以置信,後來經過赫茲等人的整理,提煉出了一個極其優美的核心,也就是著名的麥克斯韋方程組。”
孔軒在黑板上又寫下了幾個我完全看不懂的方程。
“從此以後我們就知道了,光就是一種電磁波,不同的顏色其實就是不同的波長和頻率而已,所謂的什麽無線電波,紅外線,可見光,紫外線,倫琴射線以及伽瑪射線等等,通通都是同一種東西,唯一的區別就是頻率不同而已,至此,波動派的人氣達到了頂峰。”
“好景不長,有一個實驗似乎並沒有乖乖遵守麥克斯韋的理論。”
孔軒話鋒一轉。
“物理學家發現,如果你把一束光照射到金屬板上,有時候會從它的表麵打出電子來,原本束縛在金屬表麵原子裏的電子,不知是什麽原因,當暴露在一定光線之下的時候,就如同驚弓之鳥一般,紛紛往外逃躥。”
“對於光與電之間存在的這種有趣現象,人們稱為光電效應。”
“根據麥克斯韋電磁理論,既然光是電磁波,電子吸收電磁波的能量後動能增加,所以就從原子裏跑了出來,這看起來似乎並沒有問題。”
“但奇怪的是,電子如何往外跑,和光的強度一點關係都沒有,而之和它的顏色也就是頻率有關;比如,紅色的光不管多亮無論你照多久都照不出一個電子來;如果用的是綠光,哪怕光線很弱,電子也能立即跑出來;而如果換成藍光,電子不但能跑,而且跑出來後的速度還很快。”
我在大腦中快速想象著實驗的樣子,這是無數科學家慣用的思維實驗,即在沒有實驗條件時,在腦海中進行模擬實驗,聽起來很厲害,其實每個人都可以做到。
“所以物理學家們集體懵了,因為在麥克斯韋的理論中,電磁波的能量隻跟強度有關,和頻率沒關係,而且根據麥克斯韋的理論,一個電子被擊出,如果是建立在能量吸收上的話,它應該是一個連續的過程,這能量可以累積。”
“那電子為什麽不能逐漸的從光波中積累能量攢夠了就跑呢?”
“神聖完美的麥克斯韋理論從此陷入了困境,無巧不成書,1905年,瑞士伯爾尼利專利局的一位26歲的小公務員,三等技師職稱,留著亂蓬蓬頭發的年輕人,他的目光在光電效應的這個問題上停留了一下,這個人是誰?”
這樣的形容可以說是已經把答案貼在腦門上了。
大家異口同聲,那個神出現了:“愛因斯坦!”
孔軒滿意的點點頭。
“和前麵的牛頓奇跡年一樣,1905年也叫愛因斯坦奇跡年,那一年內,愛因斯坦共發表了6篇物理學論文,其中四篇引發了人類關於時間,空間,能量,光以及物質的三大革命。”
“愛因斯坦從普朗克的量子假設出發。”
“你們未來會學到,普朗克提出黑體在吸收和發射能量時不是連續的,而是必須分成一小份一小份,這個基本單位被他稱作量子,其大小則由普朗克常數來描述,但普朗克本人一直認為,這個量子化的假設太過於顛覆常識,它不可能具有實際物理意義,僅僅是一種數學上的假設。”
“愛因斯坦雖然隻是簡單看了一眼,但憑借著他敏銳的物理直覺發現事情並沒有這麽簡單,結合光電效應的詭異之處,為什麽提高光的頻率就能打出更高能量的電子?普朗克不是說了嗎,黑體發出的光的一份能量是e=hv,提高頻率,不正是提高單個量子的能量麽?而更高能量的量子,不正好能夠打出更高能量的電子麽?而提高光的強度,隻是增加了量子的數量罷了,所以相應的結果,自然是打出更多數量的電子。”
我們若有所思的點著頭。
“忽然之間,一切現象都變得順理成章起來,愛因斯坦由此提出了光量子的概念,也就是我們現在所說的光子,每個光子的能量,等於它的頻率乘以普朗克常數,他認為這些光量子是實際存在的,他賦予了普朗克公式實際的物理意義,並完美解釋了光電效應中的所有現象,這也讓愛因斯坦獲得了他一生中唯一的一個諾貝爾獎。”
……
孔軒跟我肩並肩的走出實驗樓,看我愁眉苦臉的,便笑著問我:“怎麽了眉頭皺的跟十萬大山似的,沒聽懂啊?”
我咧了咧嘴。
“說真的,還是有挺多疑惑的,有些東西太抽象,甚至難以理解……”
孔軒拍了拍我。
“如果有誰說能理解量子物理,那一定是還不夠了解。”
我偏過頭看著孔軒,然後又把目光移開。
“剛才你說量子是以一種疊加態存在的,而且今天的實驗也是要證明光既是粒子,也是波,那麽問題來了,根據科學理論,我現在沒有看你,不知道你的狀態,所以你是一種疊加態?包括你的表情,有可能是在笑,也有可能是板著臉,也有可能是對我翻白眼,隻要我不看你,你就可能是任何狀態,那這些狀態怎麽疊加在你身上?你想在還是人麽?有沒有可能你是一條狗?”
孔軒聽罷一腳踹在了我的屁股上。
“你要是好好聊就說話。”
我嘿嘿一笑:“我就是舉個生動點的例子。”
孔軒也沒和我多計較,他想了想,答道。
“你這幾個問題很有意思,愛因斯坦也說過,難道我不看月亮時,它就不在那裏了麽?首先,疊加態原理一般隻用來研究量子的微觀世界的,你所觀察的我在量子領域已經是一個超級龐大的個體了——甚至不能說是個體,因為組成我的是無數微粒子,在微觀世界中,我們隻談概率,也就是說我也是具有波動性的,我有可能是任何狀態,甚至隻要我的波函數不坍縮,下一秒我出現在火星上的概率也不完全為零……”
我差點一口老血噴出來。
“那照這種說法,組成人體的是無數微小粒子,同時這些粒子也是波,那我們到底是什麽?我難以理解我自己是一種什麽樣的波,除非奧特曼是真的,我是一束光……”
孔軒賞給了我一個白眼:“想要了解量子物理就必須要先拋開宏觀世界,你要知道,物質是不能無限劃分的,就好比你花錢,最小的就是一分錢,一分錢再往下就沒有了,所以你不可能花0.5分錢,量子也是一樣,它是有一個最小值的,這個最小的粒子沒有任何內部結構,所以不能再往下分了,而量子物理的世界就是這樣顛覆認知,量子隧穿,量子糾纏,反物質……”
我點了點頭。
“這些我都能想象的到,比如現在最小的誇克和電子,那你有沒有想過,在宇宙之初,沒有空間,沒有時間,沒有質量與動量,完完全全真正的真空中,是誰給了第一個誇克動量?”
孔軒愣在了原地。
“在一片虛無中,讓整個世界真正的來了個無中生有,第一個賦予整個宇宙動能的,是誰?神?”
孔軒完全沒想到我能想到這些,隻是苦笑著搖頭道:“我早就說過你小子不簡單,要是學量子物理,說不定真能開創個新時代。”
“你問的這些問題我也回答不了,估計未來幾十幾百年也沒人能回答。”
我點了支煙。
“其實我很抗拒量子物理,因為很多假設一旦成真,會讓我覺得這個世界特別虛擬,一點都不真實,我的世界觀即使在哲學意義上講都會不複存在,那樣活著多悲哀啊……”
……
台下的學弟學妹們也恍然大悟。
“秦墨說對了,這個人就是托馬斯·楊,我們今天所做的楊氏雙縫幹涉試驗就是他當年逆轉局勢的實驗!”
孔軒接著道:“托馬斯·楊是個不折不扣的全能型天才,兩歲認字,四歲通讀拉丁語聖經,十四歲精通十種語言,長達1500年無人能解的古埃及象形文字,就是被他破譯的。”
台下傳來陣陣驚歎聲。
“他用這個實驗讓波動派大獲全勝,微粒派從此銷聲匿跡。”
“不久之後,麥克斯韋電動力學橫空出世,他的電磁理論在數學上完美的令人難以置信,後來經過赫茲等人的整理,提煉出了一個極其優美的核心,也就是著名的麥克斯韋方程組。”
孔軒在黑板上又寫下了幾個我完全看不懂的方程。
“從此以後我們就知道了,光就是一種電磁波,不同的顏色其實就是不同的波長和頻率而已,所謂的什麽無線電波,紅外線,可見光,紫外線,倫琴射線以及伽瑪射線等等,通通都是同一種東西,唯一的區別就是頻率不同而已,至此,波動派的人氣達到了頂峰。”
“好景不長,有一個實驗似乎並沒有乖乖遵守麥克斯韋的理論。”
孔軒話鋒一轉。
“物理學家發現,如果你把一束光照射到金屬板上,有時候會從它的表麵打出電子來,原本束縛在金屬表麵原子裏的電子,不知是什麽原因,當暴露在一定光線之下的時候,就如同驚弓之鳥一般,紛紛往外逃躥。”
“對於光與電之間存在的這種有趣現象,人們稱為光電效應。”
“根據麥克斯韋電磁理論,既然光是電磁波,電子吸收電磁波的能量後動能增加,所以就從原子裏跑了出來,這看起來似乎並沒有問題。”
“但奇怪的是,電子如何往外跑,和光的強度一點關係都沒有,而之和它的顏色也就是頻率有關;比如,紅色的光不管多亮無論你照多久都照不出一個電子來;如果用的是綠光,哪怕光線很弱,電子也能立即跑出來;而如果換成藍光,電子不但能跑,而且跑出來後的速度還很快。”
我在大腦中快速想象著實驗的樣子,這是無數科學家慣用的思維實驗,即在沒有實驗條件時,在腦海中進行模擬實驗,聽起來很厲害,其實每個人都可以做到。
“所以物理學家們集體懵了,因為在麥克斯韋的理論中,電磁波的能量隻跟強度有關,和頻率沒關係,而且根據麥克斯韋的理論,一個電子被擊出,如果是建立在能量吸收上的話,它應該是一個連續的過程,這能量可以累積。”
“那電子為什麽不能逐漸的從光波中積累能量攢夠了就跑呢?”
“神聖完美的麥克斯韋理論從此陷入了困境,無巧不成書,1905年,瑞士伯爾尼利專利局的一位26歲的小公務員,三等技師職稱,留著亂蓬蓬頭發的年輕人,他的目光在光電效應的這個問題上停留了一下,這個人是誰?”
這樣的形容可以說是已經把答案貼在腦門上了。
大家異口同聲,那個神出現了:“愛因斯坦!”
孔軒滿意的點點頭。
“和前麵的牛頓奇跡年一樣,1905年也叫愛因斯坦奇跡年,那一年內,愛因斯坦共發表了6篇物理學論文,其中四篇引發了人類關於時間,空間,能量,光以及物質的三大革命。”
“愛因斯坦從普朗克的量子假設出發。”
“你們未來會學到,普朗克提出黑體在吸收和發射能量時不是連續的,而是必須分成一小份一小份,這個基本單位被他稱作量子,其大小則由普朗克常數來描述,但普朗克本人一直認為,這個量子化的假設太過於顛覆常識,它不可能具有實際物理意義,僅僅是一種數學上的假設。”
“愛因斯坦雖然隻是簡單看了一眼,但憑借著他敏銳的物理直覺發現事情並沒有這麽簡單,結合光電效應的詭異之處,為什麽提高光的頻率就能打出更高能量的電子?普朗克不是說了嗎,黑體發出的光的一份能量是e=hv,提高頻率,不正是提高單個量子的能量麽?而更高能量的量子,不正好能夠打出更高能量的電子麽?而提高光的強度,隻是增加了量子的數量罷了,所以相應的結果,自然是打出更多數量的電子。”
我們若有所思的點著頭。
“忽然之間,一切現象都變得順理成章起來,愛因斯坦由此提出了光量子的概念,也就是我們現在所說的光子,每個光子的能量,等於它的頻率乘以普朗克常數,他認為這些光量子是實際存在的,他賦予了普朗克公式實際的物理意義,並完美解釋了光電效應中的所有現象,這也讓愛因斯坦獲得了他一生中唯一的一個諾貝爾獎。”
……
孔軒跟我肩並肩的走出實驗樓,看我愁眉苦臉的,便笑著問我:“怎麽了眉頭皺的跟十萬大山似的,沒聽懂啊?”
我咧了咧嘴。
“說真的,還是有挺多疑惑的,有些東西太抽象,甚至難以理解……”
孔軒拍了拍我。
“如果有誰說能理解量子物理,那一定是還不夠了解。”
我偏過頭看著孔軒,然後又把目光移開。
“剛才你說量子是以一種疊加態存在的,而且今天的實驗也是要證明光既是粒子,也是波,那麽問題來了,根據科學理論,我現在沒有看你,不知道你的狀態,所以你是一種疊加態?包括你的表情,有可能是在笑,也有可能是板著臉,也有可能是對我翻白眼,隻要我不看你,你就可能是任何狀態,那這些狀態怎麽疊加在你身上?你想在還是人麽?有沒有可能你是一條狗?”
孔軒聽罷一腳踹在了我的屁股上。
“你要是好好聊就說話。”
我嘿嘿一笑:“我就是舉個生動點的例子。”
孔軒也沒和我多計較,他想了想,答道。
“你這幾個問題很有意思,愛因斯坦也說過,難道我不看月亮時,它就不在那裏了麽?首先,疊加態原理一般隻用來研究量子的微觀世界的,你所觀察的我在量子領域已經是一個超級龐大的個體了——甚至不能說是個體,因為組成我的是無數微粒子,在微觀世界中,我們隻談概率,也就是說我也是具有波動性的,我有可能是任何狀態,甚至隻要我的波函數不坍縮,下一秒我出現在火星上的概率也不完全為零……”
我差點一口老血噴出來。
“那照這種說法,組成人體的是無數微小粒子,同時這些粒子也是波,那我們到底是什麽?我難以理解我自己是一種什麽樣的波,除非奧特曼是真的,我是一束光……”
孔軒賞給了我一個白眼:“想要了解量子物理就必須要先拋開宏觀世界,你要知道,物質是不能無限劃分的,就好比你花錢,最小的就是一分錢,一分錢再往下就沒有了,所以你不可能花0.5分錢,量子也是一樣,它是有一個最小值的,這個最小的粒子沒有任何內部結構,所以不能再往下分了,而量子物理的世界就是這樣顛覆認知,量子隧穿,量子糾纏,反物質……”
我點了點頭。
“這些我都能想象的到,比如現在最小的誇克和電子,那你有沒有想過,在宇宙之初,沒有空間,沒有時間,沒有質量與動量,完完全全真正的真空中,是誰給了第一個誇克動量?”
孔軒愣在了原地。
“在一片虛無中,讓整個世界真正的來了個無中生有,第一個賦予整個宇宙動能的,是誰?神?”
孔軒完全沒想到我能想到這些,隻是苦笑著搖頭道:“我早就說過你小子不簡單,要是學量子物理,說不定真能開創個新時代。”
“你問的這些問題我也回答不了,估計未來幾十幾百年也沒人能回答。”
我點了支煙。
“其實我很抗拒量子物理,因為很多假設一旦成真,會讓我覺得這個世界特別虛擬,一點都不真實,我的世界觀即使在哲學意義上講都會不複存在,那樣活著多悲哀啊……”
……