這是一本直接把我看蒙的書。盡管沒有公式,沒有復雜繁多的概念,盡量已經盡量減少到極其簡單和圖像化的演示,盡管作者聲稱已經用最簡單的語言去書寫了。BUT!這依然是一本極其燒腦,甚至玄乎其玄,無厘頭,不可思議......(省略一萬個形容詞)的書。畢竟我們這些是經過高中初中6年正規牛頓力學的熏陶下走過來的人類。然而,此書中的理念新穎到另外一個世界的聲音,遠方傳來。一遍看完。WHAT?小說嗎?為什么我一向喜愛的物理竟然寫成了科幻小說。我揉揉眼睛。一個個從書中冒出來的人名——著名的物理學家以及實驗告訴我,這不是科幻小說。可是,你們可不可以正常一點,我接著又開始懷疑的想,難道說牛頓力學已經走到了物理的頂端。你們沒有事情干,必須整點新的理論,從而避免你們失業呢?!畢竟你們描述的量子真的是非常非常小的東西,肉眼難以察覺,所有的人經歷的世界都難以認知。BUT~~~!我隨后去百度了下量子應用,然后發現量子的應用從計算機發明起始原子彈到量子通信以及實際中的解釋都證明著量子理論的正確。盡管它們看起來是那么的難以置信。正如某物理學家所說:如果接觸了量子理論,卻不發現它們難以置信,那一定是這些人沒有認真看。下面我就要開始介紹如此難以置信的量子力學。
一、物理時期演變
機械時代(理性時代)---確定性時代---量子力學
二、量子學一些概念
量子:
量子力學:
量子態:
以太:科學家們設想宇宙中有一無處不在的介質承載了光的傳播
微積分:牛頓和萊布尼茨甚至創建了連續數學——我們稱之為微積分,連續數學被用來描述運動時就成了牛頓運動定律。
量子力學研究對象:
我思故我在:笛卡爾意識到了自己在思考,于是他得出了他是存在的這一結論。存在和變化是互補的,沒有任何事物是完全存在或者完全變化的。我是意味著存在,我想意味著變化。因此,存在是改變的背景,二改變則是能夠覺知存在的必要條件。直到今天,法國的學校依然遵從笛卡爾的方法進行分析和思考。任何事情的發生都是有原因的,如果行星圍繞太陽轉,那一定也是有原因的。
中子星:體積很小,且極其高密度,僅次于黑洞。巨大的重力將原子壓碎,擠壓在一起。
牛頓三大定律:核心思想是物體之所以運動是因為這是它們唯一能做的事。運動是一種不言而喻的自然狀態,只有當運動被干擾時,我們才該問這到底是怎么回事;行星之所以繞著太陽旋轉,也是因為太陽隊它們的吸引力,我稱其為萬有引力。卡爾·馬克思提出“物質是一切變化的主體,一切變化都是事物中對立力量之間持續沖突的產物”,這一觀點被稱為辯證唯物主義,實際上就和牛頓第二定律非常像!
角動量:角動量是一個與動量及其半徑——或者說物體到原點的距離——有關的物理量。球的轉速越高——你感受到的牽引力越大;球的轉速越高,其角動量越大。
普朗克常數h:物質吸收熱能且不連續地散發出光能。除非在極其高溫下,發光物體所吸收的熱能病不會激發更高頻率的光。原因很簡單:產生高頻波需要消耗太多的能量。為此,普朗克創建了一個公式,能量(E)等于所發光的頻率(F)乘以一個常數(H),這個簡單的公式E=HF標志著量子時代的開始。這個方程式中的比例系數被稱為普朗克常數。
波函數塌縮:脈沖波會擴散,然后就在人們觀察后他們就停止擴散。擴散的波又重聚在一起,這稱為波函數踏縮。
虧夫:即量子波函數。在A、B觀察宇宙中的光子時,A與B并不存在客觀上的分離,在光子被觀察到的那一刻,虧夫爆裂,分離始現。在觀察宇宙的過程中,每個觀察者都在干擾宇宙的完整性。借由觀察,每個觀察者都將自己與世界的其余部分分離開來;借由觀察,觀察者獲得了知識。不過也付出了代價。他變得越來越孤獨,越來越與世隔絕。(或許這就是伊甸園中智慧之樹的真正含義,第一口蘋果味道甜美,卻也代價高昂。我們睜開了眼睛,卻看到自己孤獨無伴。)
思想實驗:1920年,愛因斯坦在描述波函數為什么會踏縮時,他走上擂臺。向眾人描繪了一個想象的實驗。實驗簡單易行。這是之后一系列思想實驗的首例。
德布羅意波:德布羅意通過他的駐波模型,從而提出了原子內電子每一軌道的動量P,等于普朗克常數H除以波長L。
二元性:
自相矛盾立方體:這個立方體顯現出兩種不同的前后關系,作為觀察者,你有權自行決定如何觀察這一立方體,正是你的觀察行為解決了這一悖論性。
脈沖波:是一種特殊的波。如果你將跳繩的一端固定在墻上,用手拉住另一端,通過拉緊繩子并使其上下運動,就可以制造脈沖波。這一脈沖波從你的手前進,直達墻壁,然后又返回來。這與球撞在墻上再反彈回來的運動很像。或許,電子的運動也不過如此,它是一條無形之繩上的脈沖波。同時,薛定諤脈沖波會隨著時間的推移變得越來越寬越來越胖。然而,電子并沒有大到橄欖球場那么大。這一問題的答案是:人類的觀察阻止了這些波的增長。我們正站在一個新世界的邊緣,即將發現新的不連續性。
快子:速度高于光速的粒子。然而,若有兩倍光速的子彈射向靶子,而我們正好以一半光速以上的速度飛過看這一現象,就會發現靶子炸裂,子彈及火藥飛回步槍,一切在倒放鏡頭。形成因果相悖。因而快子不可能存在。
量子躍遷:量子跳向更高的軌道。軌道越高,擁有的能量越低,同時會散發出能量。同時,散發的能量也是特定的,它取決于兩個軌道的能量差。
量子勢:大衛·博姆試圖重新找到隱變量,重寫薛定諤方程,并引入量子勢。量子勢作用在經典粒子上的方式,與力的作用方式極其相似。因此,量子勢能夠使粒子的運動加速或減速,就像重力勢作用在行駛于山間高速路得汽車一樣。不過量子勢也有獨特地方,它依賴于量子那些無數個可能位置的分布情況。盡管粒子最終只有一個位置與一條路徑,我們卻不可能真正地確定這一獨特性,因為我們并不能知道粒子會在這些無數個位置之中選擇哪一個。
三、量子力學著名實驗
雙縫干涉:一束粒子被射向一塊不透明擋板A,現在我們在射出光束的地方和擋板A之間再放置一塊有兩條平行狹縫的不透明擋板B。這樣,粒子必須通過其中的一條狹縫才能抵達擋板A。然而,當開兩條狹縫時,粒子束在擋板A上居然留下明暗交替的圖案。這一實驗帶來了光到底是粒子還是波的疑問。
芝諾三個悖論:1、芝諾的賽跑比賽,賽跑者永遠無法起跑;2、阿格硫斯追不上烏龜;3、不可能飛行的箭。結果芝諾用這3個悖論來解釋運動不連續。
光電效應:電可以轉化為磁,磁可以重新轉化為電。法拉第發現在運動的磁鐵在通電導線附近轉動,產生了電流。這就是現代磁電發電機的前身。
光電效應:光照到金屬表面,使金屬表面釋放電子。受熱金屬不僅會發光,也能夠散射微小的物質塊,這些物質塊就是電子,一種帶有微量負電的粒子。放射電子的現象則被稱為光電效應。
核離子射向金箔:一部分氦離子被金箔中的原子反彈回來,它們形成的圖案充分表明金原子具有原子核。
四、量子力學原理和觀點
1、相由心生:你看到聽到聞到觸到和品嘗到的一切,都取決于你頭腦中的畫面,亦即你對自己能夠看到、聽到、聞到、觸到或嘗到什么的現象。相由心生,你對實相的想法創造了實相。
2、外界與我,兩種不同的觀點:萬物皆一;萬物皆在改變
萬物皆一:我們都知道自己是存在的,這就是對“我”的體驗,也或許是唯一一個我們每個人都確知的體驗。當你在看這篇文章的時候,你可以用片刻的時間來覺察一下你正在看這篇文章。這一片刻的覺察就是希臘人所謂的對萬物皆一的體驗。對他們來說,這是最終極也是最基本的體驗。而無法覺知的外在世界的一切人事物都在我們直接體驗的范圍之外,借由一直對這一體驗——每時每刻都記得我的存在——保持覺知,那么,這個“我”就是神,其他的一切則是幻相。
萬物皆在改變:萬物皆在運動,另一群人不相信神,也不相信什么全能、不變、不生不滅的存在,對我的瞬間覺知則是一個幻相,連續不斷的改變或運動才是宇宙唯一。所有你覺知的那一刻都已成為過去,我并不存在,你也不存在,只要改變和運動。
在這一場爭辯中,科學精神字辯論中悠然而生,鞏固了量子力學的根基。
3、運動不連續還是連續
4、測不準原理:在我們這個滿是尺寸平常的世界幾乎沒有什么關系,物體不受觀察的影響,然而,在討論電子的時候,測不準原理就不可避免了。測不準原理是指,無論我們希望如何準確地測量傳統意義上的位置及動量,測量中都會出現不確定性,這種情況下,預測或決定原子級的未來是不可能的。
5、對應原理
6、薛定諤的波與方程
7、上帝不擲骰子:我們頭腦中充滿了對記憶和安全感的渴望,因此我們天生就有一個愿望,渴望萬事萬物都是連續的。然而測不準原理徹底打碎了我們的夢,所有的物理過程都是不可預見的。愛因斯坦在對波函數塌縮難以解釋時,拒絕相信波爾的觀點,而是相信存在隱變量。與波爾的不連續觀點唱反調,決心宣稱:上帝不擲骰子。
8、波爾的互補原理:波爾將自己理論稱為互補原理,波粒二象性以及對二象性的描述,比如波的塌縮和粒子的躍遷,只不過是對這一實相表面的兩種互相對立的理智構想之間的沖突罷了。比如,人文科學與自然科學,比如,人類的直覺思考與理智思考。借由量子世界,物理學家發現這個世界就像自相矛盾的立方體一樣,也能夠以互補的方式去認知,這種認知方法被物理學家稱為互補原理。一切事物都具有波粒二象性,包括光,人類,自然是二元的,它的運行遵從互補原理。兩個面向是互補的,我們越借由其中一個面向來描述或表達該系統,對另一個面向的了解就越少。就像我們無法在確定粒子的位置的同時,也確定其動量。從某種意義上來說,我們永遠不會丟失任何信息,相反,我們塑造了這些信息。也就是說,我們改變潛在實相,將其稱為現實,稱為真正的實相。這一潛在的實相可供我們選擇,我們稱之為現實的經歷取決于我們所做的選擇。魔術師在變魔術讓觀眾去選擇的時候,觀眾發現不管怎么選擇,就逃不出魔術師的手。這時他們會做出符合自己因果關系的解釋。然而,盡管我們這些普通觀眾盡管似乎根本沒有任何選擇的余地,我們卻有著自由意志。我們的所作所為只有在我們回首往事時才是可預測的。同時無法預知未來。因為我們無法看到現在的自己。在觀察時,將自己與我們觀察的事物分開,主觀的觀察者消失,我們不知該如何觀察自己。實相的觀察者同時也是實相的參與者。每一次觀察都使你與身體的那一部分分離,將你帶近內在的自己,越來越近,直到你徹底消失。如果我們能認知這一簡單道理,這一領悟就會幫助我們看到這個世界那一互補性的一面;而一旦我們看到這一物質實相互補的一面,那些舊有偏見——就像立方體的各個側面,便會土崩瓦解。
9、EPR悖論:在嘗試找出量子力學漏洞中,愛因斯坦一行三個人行成的共事同盟。試想臺球中,第一個臺球擊向第二個臺球,我們可以僅僅通過觀察第一個球來預測第二個球的行為。EPR找到了一個讓第二個臺球同時具有位置與動量然而卻依然無法預測的方式。因為它賦予一個物體位置與動量這兩個物理量,卻無法預測物體的運動。
10、愛因斯坦關聯:EPR論點為兩個粒子建立了關聯,不過這不是通常、經典的力學關聯。假定這兩個電子已經完全分離,觀察者測量其中一個電子的位置,兩個電子之間的距離對于觀察者來說是已知的,因此他能有把握的確定他并未觀察的第二個電子的位置。同樣的邏輯也適合動量。
11、態疊加原理:從某種意義來說,第三實相的觀看時一種疊加,是在外在實相中觀看者一立方體的兩種通常方式的疊加。這種觀看方式被物理學家稱為態疊加原理。
12、糾纏的虧夫:虧夫第二個特性就是增殖,它們能夠糾纏或增殖并創造出一個隨時可以同時出現在多處的新虧夫,每個新虧夫都是其原始虧夫一模一樣的復制品。薛定諤的貓在一個小時后死活幾率各占一半。是死是活這取決于開箱的你。從某種意義來說,宇宙一分為二,成為兩個宇宙,其中一個宇宙中有一只生龍活虎的貓和快樂的你,在另一個宇宙中有一只死貓和一個傷心欲絕的你。“貓——原子互動”創造了宇宙的分裂,對你來說,就只有一個宇宙,而你正在其中!
13、貝爾定理:任何局部性隱變量理論都無法再現一切量子力學的統計預測。
14、維格納朋友之寓言
15、巴斯模型
16、量子力學新詮釋
17、未來影響現在
18、覺知前的覺知
19、因果定時炸彈:量子力學表明,兩個物體之間曾經的接觸使得它們以一種特殊的方式互相關聯,及時它們以后已很久沒有過任何物質層面的接觸。物理學家稱它們為因果定時炸彈,隨時都可能看起來毫無緣由地爆炸。
20、宇宙堅不可摧的完整性:量子理論指出的一個重要特性就是非局部性,亦即,在進行分析時,我們不能將一個完整的系統分解為基本特性并不依賴于整體系統的各個組成部分......這引出了一個全新的見解:整個宇宙具有堅不可摧的完整性。如果整個宇宙是一個不可分割的整體,信號就失去了存在的意義。在某種程度上,量子力學為虧夫表面上的各個空間點提供了瞬時溝通,然而,我們卻不能說這些點是彼此分開的,它們本是一個點。
21、超光速后:一個物體或意識將會完全從空間與實踐的禁錮中解脫出來,它可以隨意拜訪任何時段,無論是過去還是未來,也能夠于瞬時間來到任何一個地方,宇宙處處是它的家。
22、我是整個宇宙:宇宙并不是無數個分離點的集合,它是什么取決于觀察者的想法與行為。(透過認同這個世界的量子整體性,觀察者稱為被觀察者,你是你所見。)我是整個宇宙這一觀點是量子思維的先決條件,我是整個宇宙在我心目中,就好像是一個心智正在觀察自己并接納自身地位的悖論性。
23、量子唯我論:一個不存在客觀性與局部性的世界便是主觀世界,它只有一個組成元素:我。這是量子唯我論者的世界。我就是那唯一的實相。如果要改變實相——將某一客體改變成不同的客體——的話,我只需改變我的心智。盡我所能改變我的心智,這個世界就會成為我想看到的那樣。如果你看到一個人愚蠢,它的頑固愚蠢并非他的性格特征,而是你的想法的投射。如果他看起來愚蠢,那就是說,你看到的是你認為愚蠢的事情,換言之,你看到的是你自己的愚蠢與頑固,他人只不過是你的鏡子而已,他按照自己的方式行事,你如何看待他的行為,正為你提供了了解自己的機會。你所體驗到的他的情緒與態度,其實正是你自己的情緒與態度。
作者大量運用比喻和邏輯展示的量子世界,居然與目前火爆的大數據中的相關性而非因果性,又與《秘密》心想事成以及上次看到的瀕死時刻的世界有某些地方相似,不得不說是很有趣的事,有時間再一探究竟。
PS:當我將這本書看到第三遍,同時做筆記的過程中,我發現我對這本書的理解更進一步了,可喜可賀。