這個世界上沒有人懂得量子力學,物理學家費曼為什麼敢這麼說?

費曼是20世紀最傑出的物理學家之一,曾經也獲得過諾貝爾物理學獎,他提出了費曼圖、費曼規則和重正化的計算方法,這是研究量子電動力學和粒子物理學不可缺少的工具。

他被認為是愛因斯坦之後最睿智的理論物理學家,也是第一位提出納米概念的人。

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作為20世紀在量子力學領域研究的領導者,費曼為什麼會說出:這個世界上沒有人懂得量子力學?

其實,不止一個物理學家這麼說示,比如:量子力學的奠基人,哥本哈根學派的領袖波爾就曾說過:如果有人不對量子力學感到困惑,那隻能說明他不懂量子力學。

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那這麼多物理學家都有類似的話術,那其中有肯定許多秘密。

在物理學史上有一個堪稱離奇,甚至是恐怖的實驗,這個實驗叫做:雙縫干涉實驗

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這個實驗讓科學家有許多困惑,簡單來說就是:這個實驗有觀測者和沒有觀測者最終得到的實驗結果是不同的。

在這個實驗過程中,光子通過雙縫之後會在屏幕上成像,如果對它們不管不問的話,就會出現干涉條紋。

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如果在實驗裝置上加一個探測器,觀測光子是如何通過雙縫時,就會出現完全不同的實驗結果。


是不是很神奇?

剛開始科學家都還不信,經過多反覆次的實驗,這個結果始終沒有變。

也就是說,一個普普通通的物理學實驗,最終把觀測者捲入到其中,你說詭不詭異?

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不管實驗是怎樣的,對於理論物理學家來都要用理論來描述它。

在上世紀20年代前後,海森堡提出了矩陣力學來描述,薛定諤提出了薛定諤的波動方程來描述。

後來,狄拉克從數學上證明了兩者是等價的。

實際上,到了海森堡,薛定諤和狄拉克已經是第三代量子力學的科學家。

在之前此,第一代是普朗克,愛因斯坦;第二代是波爾,索末菲,波恩;除此之外還有泡利,德布羅意等人。

這幫人不光是在研究理論,他們還吵了起來,分成了兩派。

一派是波爾領銜的哥本哈根學派,主力干將就有海森堡,泡利等人。

另一派來頭也很大,愛因斯坦領銜,主力干將有薛定諤,德布羅意等人。

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他們到底在爭吵什麼?說白了,他們就是在爭“這個不確定性”。

海森堡提出了不確定性原理,描述了微觀世界的物理現象。

他認為:微觀粒子的位置和動量的信息是沒辦法同時測量到的,測了一個,另一個就不準了。

那這個該如何理解呢?

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我們舉個例子,就拿氫原子模型來說,我們一般會認為電子是繞著原子核在轉的,這類似於地球繞著太陽轉。

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但海森堡認為:所謂的“軌道”其實是假想出來的,並不存在,還不夠存粹

他基於當時的實驗現象,提出不確定性原理,用這理論來描述電子的運動。具體來說,就是利用“概率”來描述。電子可以出現在下面任意的位置,只不過每個位置的概率不同,因此,可以用電子雲來描述。

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這種“不確定性”是愛因斯坦無法解釋的,他曾經在和波爾的論戰中就說到:上帝不擲骰子

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而波爾反擊道:愛因斯坦不要指揮上帝如何做

反對派的主力干將薛定諤更是提出了一個思想實驗:薛定諤的貓

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用貓的既死又活的疊加態來諷刺哥本哈根學派。

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無論是愛因斯坦,還是薛定諤,實際他們無法理解量子力學的一個很重大的原因是:無法換位思考

那麼,目前在量子力學運用上誰做的比較好呢?

美國的量子計算機:10月23日,Google在《Nature》發表研究論文正式對外宣稱實現了“量子霸權”,傳統的超級計算機需要計算上萬年的計算量,其研發的Sycammore量子處理器能在200秒內完成目標計算。

中國量子衛星(墨子號):2016年8月16日,世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”在在酒泉衛星發射中心發射升空。


而最近,我國又實現了量子領域的新突破。

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我國科學家潘建偉教授帶領的團隊首次實現18個光量子比特的糾纏,而在國際社會上這項工作一直都是一個很困難的項目。

此次我國在國際上刷新了所有物理體系中最大糾纏態製備的世界紀錄。

20多年一來來,潘建偉教授及其同事一直努力奮鬥在多光子糾纏和干涉度量的研究道路上,可以說功功不可沒,潘建偉教授團隊一直引領著整個世界這一領域的發展,而且不僅在理論方面我國已經位於世界第一位,而且未來我國也可進一步應用於大尺度、高效率的量子信息技術,加速量子通訊的發展。

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總而言之,在這個科技決定實力的時代,一個國家一項科技技術的進步決定了這個國家整體實力的提高。

物理學的研究肯定離不開數學知識,楊振寧是物理界少有的大量運用數學的科學家。

他曾經說過:我的物理學界同事們大多對數學採取功利主義的態度。也許因為受我父親的影響,我較為欣賞數學。我欣賞數學家的價值觀,我讚美數學的優美和力量:它有戰術上的機巧與靈活,又有戰略上的雄才遠慮。而且,堪稱奇蹟中的奇蹟的是,它的一些美妙概念竟是支配物理世界的基本結構。

楊振寧提出要“尋找美妙的幾何結構”,就是用數學來研究物理。

1983年,楊振寧向中學生介紹自己的學習過程時,就專門提到了一個人。

他說:“有一位劉薰宇先生,他是位數學家,寫過許多通俗易懂和極其有趣的數學方面的文章。我記得,我讀了他寫的關於一個智力測驗的文章,才知道排列和奇偶排列這些極為重要的數學概念。”

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劉薰宇是中國著名的數學家跟教育家,他跟楊振寧的父親還是同學。

他有多牛呢?我舉個例子。

在中國的歷史上,有一所神一般存在的中學:春暉中學。

這所學校的美術老師是豐子愷。

音樂老師:李叔同。

國文教師:朱自清、朱光潛。

書法課:于右任。

此外,還有蔡元培,蔣夢麟,何香凝,葉聖陶,張大千,巴人,廖仲愷,黃炎培,陳望道等等前來講座。

而數學老師是誰呢?就是劉薰宇。

所以,在數學教育在這個領域,劉薰宇絕對是民國大師級的存在。像美術老師豐子愷就經常跟劉薰宇請教。

豐子愷說:

“我與薰宇相識後,他便做這些文章。他每次發表,我都讀,誘我讀的,是它們的富有趣味的題材。我常不知不覺地被誘進數學的世界裡去。

每次想,假如從前有這樣的數學書,也許我不會拋荒數學……

其中《韓信點兵》一篇給我的回想很不好:

這篇文章發表時,我正患眼疾,醫生叮囑我燈下不可看書,而我接到雜誌,竟在燈下一口氣讀完了。次日眼睛很痛,又去看醫生。”

我專門找來了劉燻宇的書給我家小孩看,我家小孩正在上六年級,平時也補習數學,他有時候覺得上補習班有點枯燥。可他看這個書,卻覺得很有意思,而且還能把他在補習班學到的東西運用過來。一看就看了個把小時。平時,他是坐十五分鐘就要挪屁股的。

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我給孩子看的這套書一共有三本,一本是《馬先生講數學》,主要講如何用圖解法求解一些算術四則問題

第二本《數學趣味》,主要講日常生活中碰到的數學問題,我們講萬物皆數學,通過萬物來學數學是最快的。

第三本是《數學的園地》,這一冊就有點難度了,裡面講了函數、連續、誘導函數、微分、積分和總集等概念及它們的運算法的基本原理。雖然有點深,但講解的方法很妙,我家小孩六年級,還能看懂一部分的內容。

這個書合適小學生以及初中生,可以做為他們的自學教材。讓他們能夠自我學習。

這套書價格也不貴,三冊只要69,包郵到家。

點下面的鏈接參團,這套書能夠啟蒙楊振寧這樣偉大的物理學家,也一定能得到你孩子的喜歡:


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