“杜恪,你在說什麽啊?”對于杜恪念念叨叨的話語,西瑟西瑟一頭霧水。
杜恪見暫時沒法在水中研究更多,便帶着西瑟西瑟回到岸上,他的手中還有幾條耗盡魔力的變色小魚,挖一個水坑養起來,以後慢慢觀察。
做完這一切,他才對西瑟西瑟解釋:“這要從遠古說起,在我的家鄉,衆所周知,20世紀之前,是經典力學的統治時代,而20世紀之後是量子力學的統治時代。”杜恪開啓了講課模式,還真有心思試一試,能不能把智力大幅度提升的西瑟西瑟,引入物理學。
“而這一切的起源,要從光是波還是粒子說起……”
起先,格裏馬第發現了光的衍射現象,他認爲光是一種波。
當時還有一位經天緯地之才的偉大人物,牛頓爵士。牛爵士認爲光是一種粒子,因爲他通過三棱鏡色散實驗,發現光被分成了五顔六色,這不是粒子能被分開嗎!
因爲牛頓影響力太強,光是粒子成爲主流。
随後托馬斯·楊發現了光的幹涉,這是波的特性,并且幹涉實驗還證明了光是一種橫波,一時間波動說蒸蒸日上。
這時候一位正在苦心鑽研相對論的大神愛因斯坦,忽然擡起頭并随手一擊——他搞了一個光電效應,這下又證明了光是粒子的鐵證。
作爲波動說的維護者,普朗克坐不住了,他打算出山與愛因斯坦大戰三百回合。他通過逆天數學能力,對黑體輻射拼湊出了一個完美的方程,試圖證明光就是波。然而方程一出,他自己都驚呆了,方程背後的意義就是——能量是一份一份的,直接驗證了粒子說。
怒送人頭和裝備的普朗克,反而助漲了粒子說。
愛因斯坦笑納老鐵送來的雙擊666,提出了光量子假說。
眼見愛因斯坦要把波動說的墳墓給撅了,又一位大神波爾坐不住了。當時波爾還年少,一心要反對光量子假說,沒想到反對沒成功,反而在光量子和盧瑟福原子模型基礎上,描繪出了完整的原子結構——波爾模型。
至此,從普朗克開始,到愛因斯坦的光量子假說,再到波爾模型完美結構,量子力學的大幕徐徐拉開。
不過這時候光到底是波還是粒子,依然解釋不清楚,愛因斯坦和波爾都互相接受了對方的理論,又同時堅持自己的認識,覺得對方理論有緻命缺點,單純認爲光是一種粒子,或者單純認爲光是一種波動。并且逐漸從光延伸到其它粒子,因爲還有粒子可以表現出波的形式。
再然後,海森堡與薛定谔橫空出世。
海森堡站隊粒子派,并開發出大殺器——矩陣,矩陣力學成爲粒子派的強大武器。而喜歡“虐貓”的薛定谔,站隊波動派,他通過解微分方程,得到了量子力學驚天動地的波函數,從而開創了波動力學。矩陣力學大戰波動力學,量子力學空前繁榮。
然而兩人剛打算正面剛一波,就發現貌似對方的理論描述,竟然也是正确的!
但誰也不能認慫不是,繼續剛着!
狄拉克這時候站出來了,說“你們不要再打了啦”,你們看,我已經幫你們證明好了,矩陣力學和波動力學完全是等價的,可以通過變換得到彼此。
要說狄拉克這個人就是喜歡總結,他不光把海森堡和薛定谔給整合了,還把愛因斯坦的狹義相對論引入了量子力學,從而成爲量子力學奠基者之一。
至此,光具有波粒二象性成爲确定學說。
從愛因斯坦大戰波爾,再到海森堡大戰薛定谔,大家打來打去沒分出個勝負,反而是打出量子力學,順手終結了牛頓大爺的經典力學。
當然量子力學雖然繁榮發展,但關于量子力學的戰争依然沒有結束。
“量子力學的吊詭之處在于——真随機,意思是一個量子系統,可以同時處在不同狀态,薛定谔的貓講的就是這個事情。比方一個粒子,當你不去測量它的狀态時,它可以同時處于狀态一和狀态二。但當你測量他,得到的結果隻能是狀态一或狀态二。”
西瑟西瑟已經聽得暈暈乎乎想睡覺,杜恪依然在自顧自的上課:“完全一模一樣的粒子,你去測量它,有時候得到狀态一,有時候得到狀态二,完全不知道是什麽決定了它的狀态……薛定谔用波函數解釋……測量前的概率波叫Φ0,測量後粒子給出狀态一或狀态二,分别叫Φ1和Φ2……”
物理學上的描述,是波函數Φ0坍縮成了Φ1和Φ2,這裏愛因斯坦、薛定谔就跟波爾、海森堡撕起來了。
波爾、海森堡認爲,從Φ0坍縮到Φ1或Φ2,是瞬間完成的,沒有任何中間态,沒有因果關系,完全是随機的,是真随機。
愛因斯坦就不樂意了,說出了那句著名的diss量子力學的話:“上帝是不擲骰子的。”他認爲從Φ0坍縮到Φ1或Φ2,肯定是一個連續變化的過程,不可能沒有因果關系,肯定有個内在因素主導了這個轉變,隻是現在的物理水平太低,解釋不了這個變化。
“簡而言之,波爾、海森堡認爲不可預測性是量子力學的根基,愛因斯坦、薛定谔則認爲不可預測性隻是現在預測不了,但肯定有因果關系。”
一派真随機,一派因果關系,持續多年大戰。
2019年耶魯大學的實驗研究,似乎證明愛因斯坦又對了,他們發現了波函數變化的連續過程,一定程度上預測了波函數變化。但物理學界這幾年下來,對此并沒有做出太大的應對,這個實驗結果也沒有說明量子的變化原因,所以量子力學的不确定性原理依然是對的。
杜恪這兩年多,都撲在電子流理論上,但對于量子力學也在不斷啃知識。
“如果我把移位獸的瞬移、變色小魚的水遁術,研究透徹,是不是可以就此推導出全新的物理規則,這個規則又與量子力學有沒有内在相同?”
他仰頭望天,有一種慷慨激昂的情緒在思維中蔓延:“難道真正的量子力學要在我手中實現偉大飛躍?量子通信、量子計算機……”
蓦然,他想到了自己和心靈戰甲:“是啊,愛因斯坦說過,信息的傳播速度不可能超過光速,但心靈戰甲已經帶着我超光速,所以未來會是什麽樣子……詢問量子力學吧!”
這一瞬間。
杜恪對未來有了強烈的期盼,對自己要走的路,和人生的終極目标,也有了清晰的認知。
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著名民間科學家白雨涵,曾提出了一個“老白的水”實驗。發表一個新章節,通過觀測,讀者大大們會高呼“水”或“不水”。而觀測前,讀者大大們将處于“水和不水”的疊加态,這就是著名的量子水理論。
(本章完)