本文目录一览:
- 1、量子力学三大定律解释
- 2、宇宙中有哪些是亘古不变的真理?
- 3、世界十大经典实验是什么?
- 4、量子有哪些神奇之处?
量子力学三大定律解释
物质无限可分性:一个物体可以看成点,如果它的空间尺度相比我们考虑的运动范围来说可以忽略,而如果不可忽略,它总是分为更多更小的点来处理。
2. 质量固有性和质量守恒定律:物体都具有惯性质量,如果它可以视为点,则称为质点,只要物体始终可以视为质点,质量在整个运动过程中保持不变,即质量为守恒量 。
3. 物质可区分性:结合可分性,我们用 下标来标识这些不同的质点。
4. 时空的连续性、可度量性、绝对性和对称性:时空无限可分,连续,无限延展。时空可以当成欧式空间来处理,其上可以定义距离,进一步可以定义微分、可积分结构。质点在任何时刻具有绝对的,完全确定的速度和位置,即质点在某一时刻状态可以用三个量来准确描述: 。整个时空的所包含的一切粒子世界线就是 时间具有平移对称性,空间具有平移、反演对称性和转动对称性。
5. 能量的物质性、可分性、确定性、和相对性:能量的载体是物质,在我们的考虑下就是依附于个别质点或者共同拥有,物质可分因而能量是可分的,表现在可以根据物质的划分而区分成不同系统的能量;能量具有不同的形式,所以也可以根据来源不同按照类型区分。而总能量就是所有划分的简单相加 ;系统能量(这里的能量只有机械能即动能和势能)只由系统 的状态确定,即系统总能量 ,这里的 只考虑系统内的质点。只有相对的能量有意义,能量的零点可以任意选取,即每个物质潜在的能量是无穷的,可以为负,但是能量只在转移的时候才表现出能量的性质,不转移的能量我们察觉不到,能量的转移通过做功实现。按照前面的性质有 ,这也可以看成是做功 的定义,此时我们还不知道功率 的具体形式。
6. 能量守恒定律:孤立系统,即不和外界系统相互做功或交换物质的系统能量守恒,也就是是说孤立系统内部的力给出的做功总和为0。
一、物体在没有外力的情况下维持原来运动状态(匀速直线运动或者静止)。
即 可以看到,这个微分方程的解非常简单: ,即物质的运动状态由初始时刻(开始进入不受力状态的时刻)的状态决定。
二、物体的加速度和其所受外力成正比,比例被定义为惯性质量。(注意,这里并没有定义什么是力,力由库仑定律、万有引力定律等单独定义)。
即这里可以看到牛顿第一定律被包含在第二定律中了。这里还隐含着更多的信息——物体的加速度只和它固有的性质(质量)和所受的外力有关,那如果一个质点受到很多力会如何呢,到底按这个力运动,还是按另一个力运动?我们可以分析一下 到底是什么形式,根据牛顿第二定律,可以把对 的依赖变成对 和 的依赖,即,根据空间平移不变性,应该有 和空间位置 无关。按照物质和能量的可分性,把一个质点平均分成N份,每份具有 质量,由牛顿第二定律就有它们各自收到的力都为 ,应该有,进一步有 ,另外 是一个标量,根据转动不变性,由 和 能够构造的转动标量只有 , , 或其组成的函数,因此 分析过程中我们发现一个质点受到的多个平行的力给出的合力应该就是简单的矢量和,且做功也是简单的和,也就是说 另外根据能量可分性结合这些结论,有
三、力的作用是相互的。反作用力和作用力大小相等,方向相反。
就是说,所有的力都发生在多个粒子之间,即一个粒子不能单独产生力。则根据能量守恒定律和牛顿第二定律的讨论,对一个只有2个相同质量质点组成的孤立系统,它们对彼此产生的加速度方向相同,方向相反,合力不对系统做功,不论初始速度如何,因此有 假设 和 垂直,则即垂直的力不做功,进一步
根据空间反演不变性和转动不变性, 应该在 张成的平面内,设则 所以力1和力2给出的总加速度就是 也就是说有效的合力这就是力的合成法则。现在有 这就排除了对 的依赖,因为是 的一次齐次函数,故功率具有以下形式 同样,根据垂直于速度的力不做功,令 ,有可以得到 通过合理定义功率的单位,可以把这个常数的大小吸收掉,符号则定义能量的得、失吸收掉,这样功率就有如下简单形式 此外,根据物质的可分性,对系统的力等于每个质点的力之和这就是系统的平均加速度——质心加速度的定义。根据加速度和速度、位置的依赖关系,同样可以定义质心速度和重心,即 但是我们发现系统整体的功率为 按照我们的能量假设,右边的才是真正总能量,而它们相差
最右边这项就是机械内能增加的功率,因此我们在遇到能量不守恒的时候,不是通过修改能量守恒原理,而是通过添加各种能量的定义来保证能量守恒,因此能量守恒定律是比功这个定义更重要的东西。把上面的式子对时间做积分就有
宇宙中有哪些是亘古不变的真理?
有,岛民小云一直认为,我们所存在的这个宇宙时空有着它最基本的规律,暂且相信这些规律是“上帝”定的吧,不然爱因斯坦或牛顿最后也不会执着在神学上了(虽然只是传闻),我称这些规律为:宇宙定律。
下面来分享几个亘古不变的宇宙定律(细细品味很有意思)。
一,光速最大定律。 不是说光速无法超越,但在我们生存的这个宇宙时空当中,光速确实是最大的速度,而且从理论上讲,我们只能无限接近光速,而无法超越光速。有人会问,那假如我们真的超越光速了呢?那恭喜你,你已经不存在于我们当前的这个宇宙时空当中,已经进入到另外的时空,也就是说你消失了,因为我们无法看到,也无法感知或探测到你的存在。
从另一个层面讲,光速(光粒子)其实是构成我们这个宇宙时空的基本时间、速度、能量或一切一切的“基础”。或者说,光,是我们人类永世都突破不了的一种禁锢,我们被“上帝”关在了这个“光速”结界里。
二,阴阳差别定律(所以说我们中国人祖先牛逼呢)。 没错,就是阴阳太极理论。放眼我们的这个时空,有明就有暗,有大就有小,有慢就有快,有雄就有雌,没有绝对统一和绝对一样的东西存在,这即是我们中国人俗称的“道”,这个“道”就是阴阳,就是“差别化”的存在,有差别化,才能使我们这个宇宙生生不息,不断变化发展。有高低,水才自然流动,有温差,风才能的自由吹拂。“道法自然,无穷无尽”说的便是这个理。
阴阳不同,这个世界才能发生“变数”。
三,往复循环定律(即“圆”定律)。 有没有发现,我们存在的这个宇宙时空,很多东西构造都是趋于“圆”形的?太阳系、银河系乃至几乎所有星系构成是椭圆形,小星体都在绕着大星体做往复循环的圆周运动,连细胞、原子也都是圆的。我有时打开“脑洞”想为啥不是菱形或正方形环绕?因为宇宙规律不允许,因为往复循环的“圆”才是完美的,才能让万有引力不至于“失效”。
往复循环定律还有另一层面,那就是万事万物都是从无到有,从生到死。大到宇宙,也有从大爆炸出生的那一天(当然有一天也会消失),太阳也不是生来就有的,并且它在50亿年后也将消亡;小到地球上的山石草木和一切生物,也都离不开出现、繁衍、消亡,然后在出现、再繁衍、再消亡,无穷无尽的生死轮回,谁也阻止不了,因为我们内部构造的原子、粒子都离不开定律二也就是阴阳差别定律,也是在不断“变化”的。
现在受悟问答邀请回答“宇宙中有哪些是亘古不变的真理?”问题。
一、我认为的真理亘古不变。
“世界上没有永远的朋友,也没有永远的敌人,只有永远的利益。”我认为这是一条颠覆不破的真理,且亘古不变。
二、真理的客观性与具体性。
上面的观点只是我个人的一点肤浅认识,并不可能被所有人接受,因为,世上任何事物都有其自身的局限性。按照唯物辩证法观点看,任何被称作真理的事物,都必然具有其固有的发展过程,在成为真理之前都可能随时被推翻,这就是真理的客观性意义。
另外,真理又有其本身属性的具体性,也就是说真理是在其适当时间、地点条件下才适用的,否则,将毫无意义。
道,唯一真理。道下行律:因果。
道含这个世界所有的起源和变化、结果。人道是道的根本,人类存在的世界以人为中心变化,“观天之道,执天之行,尽矣!”《阴符经》简述人道、人的志行与世界的关系。不过,我们现在看到的《阴符经》被篡改过了,需要把贼偷这样的字句去掉。
有人会说是《易经》,易经出自河图,《易经》是河图的读后感!以术数定人的时候,人已经失道了!人本来就是道体,以心定神志能返先天本性本源。用洛书,洛书以金主精,金主志就失了慧!慧命慧命,是以慧管理命运,人才得以成人。
以河图论道,河图描述人体与外境的感交变化,天人合一尽在此图。人有心识,人能以心定志是人区别于其它动物的关键,这个志与人的思维能力、层次相关。天道在公,人道求仁、平等心,平等心定志为合道。道能用术数表达,但后天术数不能完全表达变化,这就是为什么修行人的命算不准。
修行也很简单,心思言行合一:开始琢磨自己的心要什么的时候不容易,因为要时刻反问反思自己;中间很容易,定心后言行合一简单;但到了志行合一也就是证道的时候不容易,那些考验基本就是利义的取舍,安贫乐道不容易。所以颜回箪食陋巷不改其乐不容易,回也万世师表;孔子说孝是父没三年也不改自己的志向这也不容易,孔子至圣先师!
“道不轻传”是法不轻传、仁心不持因果难了。人道自修生慧唯心思言行合一一途,道是世界亘古不变的真理。各人以德行道完善天性来组合成人类 社会 的分工、完善人道承继发展,这也是世界存在的意义。
真理一词,是对一切事物对与错,正与邪的判定。真理分为世间真理与出世间真理。世间真理是相对的,随着时间与环境的变化,通常也会发生一定的变化,很难说哪一真理是永恒的,不变的。
出世间真理,是专门指佛法中的真理,这个真理是指出生万法的真性,只有这种真性,是永恒不变的;另外,还有太虚空是永恒不变的。除此之外,永恒的事物很难找到;就是日、月、星、辰,山河大地,都会有生有灭,都会有寿命,也不是永恒的。至于依日、月、天、地所建立起来的世间真理,都是相对的,都不是永恒的!
宇宙能量和宇宙物质,还有恒古不变的宇宙运动。宇宙在大爆炸之前,整个宇宙的物质密度和物质能量都是均衡存在。在均衡环境里,经过天长日久物质吸引力,宇宙在浓缩,一直浓缩到宇宙物质能量密度大于宇宙承受力的时候,宇宙大爆炸发生了。宇宙物质能量由均衡一下子拉开了时间差和距离差,距离相近的物质能量在物质本能吸引力的作用下凝聚在一起,凝聚起来的实体冷却后就形成了距离不等的星球,形成了距离不等云团星系。形成了现在的宇宙环境。宇宙环境变了,宇宙运动规律也变了,由之前的等量运动,变成了星系的大小,距离的远近,时间的长短,速度的快慢,星系环境的差距的不等量运动。但是,每个星系都有自己特有的,稳定的,有节奏的运动规律。之所以,宇宙生生不息的运动,才是永恒不变的真理。
宇宙有这几个永久不变的真理:
一,在137亿年前,宇宙是个没有空间、时间停止、温度无限高、质量无限大的质点黑洞,而且宇宙呈现黑洞静止期。
二,宇宙在137 亿年前发生大爆炸,此后宇宙出现了永动期,宇宙成为永动机,永动产生时间。质量等于或比光子质量大的粒子、物体以光速或小于光速扩张,现在的宇宙仍以光速扩张。而比光子质量小的粒子,其最高运行速度是超光速。所以现在的宇宙有个半径为130亿光年的视界,视界内充满物质和星球,视界外是无限大的空间或充满超光速物质。
三,137亿年前的宇宙大爆炸,产生了空间。空间可以这样看:质量无限小的物质,以无限快的速度运行,这就是空间。所以现在宇宙空间是无限大的。在黑洞周围,空间是多维的,即大质量黑洞使空间扭曲成多维。在黑洞内核质点处,大质量黑洞把空间扭曲为零,即黑洞里时空消失了。宇宙其它地方,空间是三维的。
四,宇宙是多层平行的,即有许多个平行宇宙。我们现在生活在这个时空里,而过去的死去的人仍生活在过去的时空里。未来人类已生活在未来时空里。超光速飞船或量子复制、量子纠缠的瞬间位移几十亿光年,可使人类穿越到未来几千年后,也可穿越到几万年前的世界。这就是多层宇宙。几百万年后,人类文明可征服时间(可穿越到过去或未来)、征服空间(量子复制技术和量子纠缠使宇宙飞船能瞬间复制位移到几十亿光年外的星球)、征服生死(生物杂交的转基因人类可永生不死,死人的DNA复制人技术可使死人复活)
五,外星人或人类的文明等级越高,灭绝自己的能力就越强。比如,现在人类有核弹氢弹可一下灭绝一座城市。一千年后,人类制造的激光武器可一下灭一城,能打掉一切外来的飞机航母导弹,激光罩保护层能使一所城市避免敌导弹等武器攻击。
一万年后,人类制造的暗物质炸弹,能一下子把地球炸的粉碎。人类在月球、火星移民并建立新国家
十万年后,人类制造的反物质炸弹,可能一下子就把整个宇宙炸会收缩到原始黑洞状态
一切大大小小的星球各循自已的轨道运行,互不略侵,各得平安。
一但哪颗大星球出轨碰撞小星球,小星球不灭则伤,若闯入小星球群,等于与无数小星球为敌长期相撞的结果,大星球不灭也必渐变小,变没!
我想这至少是宇宙亘古不变的真理之一。
人类的发展与天体宇宙一样,各自依各自的智商体能获物生存发展,互不掠侵,能者过得更好些,弱者过得差点也别怨天仇富,更别想去虎口夺食,谁夺谁是白痴,谁自找死。
但强者也千万别贪心无饱足去弱者碗里夺食,须知豺狼惹急了蚂蚁,一但蚂蚁军团式围攻一样会成蚁群的 美食 。
这就是天道!
话说到这里,我们可爱的同类中所谓的:“智者精英”贪官恶吏缺德父辈们能否从中悟到点什么呢?
有句话叫:孙悟孔再大的本事也逃不出如来佛的手心。
如来佛何许人?大自然也!天道也!
人类绝大多数民众也!
你再大的本事既便贪得全地球财富,也不过宇宙间的一小泥丸。你能活个千把岁,从时间本身无限的角度说:同样不过瞬间而以,持权倚富目中无人不可一世骄狂淫奢,表面光鲜,背地里心无宁日辛苦劳累,担心受怕,唯恐东窗事发,富有的背后的那点丑行恶念一但败露,曾经的光鲜秒变尸腐恶臭!
而原来行恶瞒丑掠侵同类的哪点财富最终多以是把自己生命另一种形势的延续的那点根缔——儿女后代。同样宠成倚财骄狂淫奢不可一世招惹众恨,还可能最终同样被民众灭掉的人渣废物!值吗?
不同的是:人是有情爱感知的生灵。若在困窘艰危情势下得强者帮扶,即会心存感恩奉敬有意!
故而:无可否认,但凡获权为官成富同类本身,无不是智力体能优于众者。
可惜贪者在意识信仰精神层面把其优
用反了方向:不是去从同类互助互爱中获取快乐与荣光以助自身生命的长寿,忘了水满则溢即成灾,物极必反必后退,财多累主莫如少这个事物发展的定律,去掠侵伤害同类愚蠢聚财追富,自寻早亡!唉!仅此一念之差,本身的智精变成了愚蠢!聪明反因聪明误,智慧正为智慧亡,可惜了呀!
若能看懂毛主席,朱总司令不给后代留什么财富的知慧!民安己宁安享快乐 健康 长寿,子女亦享受高等动物本来劳动中获取快乐感成就感正常繁衍生息延续无限的美好生活多好啊!
宇宙中有两个亘古不变的真理。
一个是空。一切万物都因空而生,又在空中相互因缘合和而不断的变生,无穷无尽。但唯一不变的却是那个空,空即是万物的本性。
另一个是变。变。变。
变是宇宙亘古不变的又一真理。除空之外,一切的现象和存在都不会永恒,因为有一个永恒在左右着万物,左右着宇宙,这个永恒就是变。因为变,使任何存在便有了生死。
一个空,一个变。承载了宇宙,赋予了宇宙以无比的光彩和奇观!
1.科学技术是第一生产力。
2. 社会 安定团结,人民自由幸福,经济高度发展,政府清廉高效,是一个国家迈入太平盛世的重要标志。
3.精神文明和物质文明同等重要,任何时候,都不能以牺牲精神文明,换取物质文明的一时发展。
4.诚信是一个人,一个企业,一个国家宝贵的精神财富。言而无信,出尔反尔,背信弃义的个人、企业、国家,都没有好下场。
5.实事求是,是一个人,一个政党,一个国家的精神内涵。
6.劳动创造财富,劳动成就人生。
7.科教兴国。
8.尊重知识,尊重人才。
9.保障人权, 社会 公平。
10.平等合作,互利共赢。
宇宙中永恒不变的真理是神所指示人性原罪而成为人类人性的本质是永恒的真理,而且是认识神的基本原理。但直到现在这种认识神的真理的基本原理还存在在西方唯心主义的哲学家的自我意识中。而且经过他们的长期的 历史 研究和开发发展中,直到黑格尔客观唯心主义才最终超出人们理性的范围,实现人们现实的规定性,而且体现在永恒地存在人类 历史 的长河中。于是人们灵魂的存在是人性原罪。于是认识人性原罪是认识人生生命的永恒意义和价值。于是纯粹精神认识高于一切物质所产生的精神价值。于是圣经和基于圣经所开发的知识文化是世界任何民族所产生的精神价值是无与伦比的唯一真理。只是人们遵循现代自然科学的发展始终不能改变人们的主观世界。于是人们所开发的人类理想的未来天国,人性原罪的本质是这种人类 社会 前进的极限。只是人们不能自觉地遵循神意来认识和改造自我的灵魂实质。却不知精神价值超越一切所看得见的客观存在物。
[img]世界十大经典实验是什么?
最简单的仪器和设备,发现了最根本、最单纯的科学概念,这些 “抓”住了物理学家眼中“最美的”科学之魂的实验,就像是一座座 历史丰碑一样,人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空,对自然界的 认识更加清晰。 罗伯特·克瑞丝是美国纽约大学石溪分校哲学系的教员、布鲁克 海文国家实验室的历史学家,他最近在美国的物理学家中作了一次调 查,要求他们提名历史上最美丽的科学实验。9月份出版的《物理学 世界》刊登了排名前10位的最美丽实验,其中的大多数都是我们耳熟 能详的经典之作。令人惊奇的是这十大实验中的绝大多数是科学家独 立完成,最多有一两个助手。所有的实验都是在实验桌上进行的,没 有用到什么大型计算工具比如电脑一类,最多不过是把直尺或者是计 算器。 从十大经典科学实验评选本身,我们也能清楚地看出2000年来科 学家们最重大的发现轨迹,就像我们“鸟瞰”历史一样。 《物理学世界》对这些实验进行的排名是根据公众对它们的认识 程度,排在第一位的是展示物理世界量子特征的实验。但是,科学的 发展是一个积累的过程,9月25日的美国《纽约时报》根据时间顺序 对这些实验重新排序,并作了简单的解释。 埃拉托色尼测量地球圆周长 古埃及的一个现名为阿斯旺的小镇。在这个小镇上,夏日正午的 阳光悬在头顶:物体没有影子,阳光直接射入深水井中。埃拉托色尼 是公元前3世纪亚历山大图书馆馆长,他意识到这一信息可以帮助他 估计地球的周长。在以后几年里的同一天、同一时间,他在亚历山大 测量了同一地点的物体的影子。发现太阳光线有轻微的倾斜,在垂直 方向偏离大约7度角。 剩下的就是几何学问题了。假设地球是球状,那么它的圆周应跨 越360度。如果两座城市成7度角,就是7/360的圆周,就是当时5000 个希腊运动场的距离。因此地球周长应该是25万个希腊运动场。今天, 通过航迹测算,我们知道埃拉托色尼的测量误差仅仅在5%以内。( 排名第七) 伽利略的自由落体实验 在16世纪末,人人都认为重量大的物体比重量小的物体下落得快, 因为伟大的亚里士多德已经这么说了。伽利略,当时在比萨大学数学 系任职,他大胆地向公众的观点挑战。著名的比萨斜塔实验已经成为 科学中的一个故事:他从斜塔上同时扔下一轻一重的物体,让大家看 到两个物体同时落地。伽利略挑战亚里士多德的代价也许使他失去了 工作,但他展示的是自然界的本质,而不是人类的权威,科学做出了 最后的裁决。(排名第二) 伽利略的加速度实验 伽利略继续提炼他有关物体移动的观点。他做了一个6米多长、3 米多宽的光滑直木板槽。再把这个木板槽倾斜固定,让铜球从木槽顶 端沿斜面滑下,并用水钟测量铜球每次下滑的时间,研究它们之间的 关系。亚里士多德曾预言滚动球的速度是均匀不变的;铜球滚动两倍 的时间就走出两倍的路程。伽利略却证明铜球滚动的路程和时间的平 方成比例:两倍的时间里,铜球滚动4倍的距离,因为存在恒定的重 力加速度。(排名第八) 牛顿的棱镜分解太阳光 艾萨克·牛顿出生那年,伽利略与世长辞。牛顿1665年毕业于剑 桥大学的三一学院,后因躲避鼠疫在家里呆了两年,再后来顺利地得 到了工作。当时大家都认为白光是一种纯的没有其他颜色的光(亚里 士多德就是这样认为的),而彩色光是一种不知何故发生变化的光。 为了验证这个假设,牛顿把一面三棱镜放在阳光下,透过三棱镜, 光在墙上被分解为不同颜色,后来我们称作为光谱。人们知道彩虹的 五颜六色,但是他们认为那是因为不正常。牛顿的结论是:正是这些 红、橙、黄、绿、青、蓝、紫基础色有不同的色谱才形成了表面上颜 色单一的白色光,如果你深入地看看,会发现白光是非常美丽的。( 排名第四) 卡文迪许扭矩实验 牛顿的另一伟大贡献是他的万有引力定律,但是万有引力到底多 大? 18世纪末,英国科学家亨利·卡文迪许决定要找出这个引力。他 将两边系有小金属球的6英尺木棒用金属线悬吊起来,这个木棒就像 哑铃一样;再将两个350磅重的铅球放在相当近的地方,以产生足够 的引力让哑铃转动,并扭动金属线。然后用自制的仪器测量出微小的 转动。 测量结果惊人的准确,他测出了万有引力恒量的参数,在此基础 上卡文迪许计算地球的密度和质量。卡文迪许的计算结果是:地球重 6.0×1024公斤,或者说13万亿万亿磅。(排名第六) 托马斯·杨的光干涉实验 牛顿也不是永远正确。在多次争吵后,牛顿让科学界接受了这样 的观点:光是由微粒组成的,而不是一种波。1830年,英国医生、物 理学家托马斯·杨用实验来验证这一观点。他在百叶窗上开了一个小 洞,然后用厚纸片盖住,再在纸片上戳一个很小的洞。让光线透过, 并用一面镜子反射透过的光线。然后他用一个厚约1/30英寸的纸片 把这束光从中间分成两束。结果看到了相交的光线和阴影。这说明两 束光线可以像波一样相互干涉。这个实验为一个世纪后量子学说的创 立起到了至关重要的作用。(排名第五) 米歇尔·傅科钟摆实验 去年,科学家们在南极安置一个摆钟,并观察它的摆动。他们是 在重复1851年巴黎的一个著名实验。1851年法国科学家米歇尔·傅科 在公众面前做了一个实验,用一根长220英尺的钢丝将一个62磅重的 头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶下,观测记录它前后摆动的轨迹。周 围观众发现钟摆每次摆动都会稍稍偏离原轨迹并发生旋转时,无不惊 讶。实际上这是因为房屋在缓缓移动。 傅科的演示说明地球是在围绕地轴自转的。在巴黎的纬度上,钟 摆的轨迹是顺时针方向,30小时一周期。在南半球,钟摆应是逆时针 转动,而在赤道上将不会转动。在南极,转动周期是24小时。(排名 第十) 罗伯特·米利肯的油滴实验 很早以前,科学家就在研究电。人们知道这种无形的物质可以从 天上的闪电中得到,也可以通过摩擦头发得到。1897年,英国物理学 家J·J·托马斯已经确立电流是由带负电粒子即电子组成的。1909年 美国科学家罗伯特·米利肯开始测量电流的电荷。米利肯用一个香水 瓶的喷头向一个透明的小盒子里喷油滴。小盒子的顶部和底部分别连 接一个电池,让一边成为正电板,另一边成为负电板。当小油滴通过 空气时,就会吸一些静电,油滴下落的速度可以通过改变电板间的电 压来控制。 米利肯不断改变电压,仔细观察每一颗油滴的运动。经过反复试 验,米利肯得出结论:电荷的值是某个固定的常量,最小单位就是单 个电子的带电量。(排名第三) 卢瑟福发现核子实验 1911年卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射能实验时,原子在人们的 印象中就好像是“葡萄干布丁”,大量正电荷聚集的糊状物质,中间 包含着电子微粒。但是他和他的助手发现向金箔发射带正电的阿尔法 微粒时有少量被弹回,这使他们非常吃惊。卢瑟福计算出原子并不是 一团糊状物质,大部分物质集中在一个中心小核上,现在叫做核子, 电子在它周围环绕。(排名第九) 托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验 牛顿和托马斯·杨对光的性质研究得出的结论都不完全正确。光 既不是简单的由微粒构成,也不是一种单纯的波。20世纪初,麦克斯 ·普克朗和阿尔伯特·爱因斯坦分别指出一种叫光子的东西发出光和 吸收光。但是其他实验还是证明光是一种波状物。经过几十年发展的 量子学说最终总结了两个矛盾的真理:光子和亚原子微粒(如电子、 光子等等)是同时具有两种性质的微粒,物理上称它们:波粒二象性。 将托马斯·杨的双缝演示改造一下可以很好地说明这一点。科学 家们用电子流代替光束来解释这个实验。根据量子力学,电粒子流被 分为两股,被分得更小的粒子流产生波的效应,它们相互影响,以至 产生像托马斯·杨的双缝演示中出现的加强光和阴影。这说明微粒也 有波的效应。 《物理学世界》编辑彼特·罗格斯推测,直到1961年,某一位科 学家才在真实的世界里做出了这一实验。(排名第一)
量子有哪些神奇之处?
量子是构成物质的最基本单元,由于具有相干叠加特性,可以产生“量子纠缠”,因而与相对论一起,带来了第二次科学革命一旦确定了初始状态,根据力学方程,所有粒子未来的运动状态都是可以精确预言的——这是基于牛顿力学得出的结论。
上世纪初,归功于普朗克、爱因斯坦、玻尔、海森堡等众多杰出科学家的共同努力,又一扇科学之门徐徐打开。到底是什么改变了牛顿力学的基本观念?其中一个就是量子力学。量子是构成物质的最基本单元,是能量的最基本携带者,不可分割。所有人们所熟知的分子、原子、电子、光子等微观粒子,都是量子的一种表现形态。
根据经典物理学,一个客体的状态(用0和1表示)就像最简单的二进制开和关,只能处于开或者关中的某一个状态,即要么是0要么是1,这就好比一只猫,要么是生要么是死,不能同时“又生又死”。但这一理论并不适用于量子世界。“比如在量子世界,一个氢原子的状态,可以是激发态和基态的相干叠加,可以0和1状态同时共存。”潘建伟举例。
这种所谓的量子相干叠加正是量子世界与经典世界的根本区别,由此有了量子力学不确定原理:量子体系中一般情况下一个物理量的值并不能预先确定,而是依赖于采取何种测量基,进一步,对处于量子纠缠的两个粒子,对其中一个粒子的测量结果会瞬间确定另一个粒子的状态,不论它们相距多么遥远。这就是“量子纠缠”,爱因斯坦称这个现象为“幽灵般的超距作用”。
中国科学技术大学教授、中国科学院院士潘建伟打了个比方:一个代表团从北京到法兰克福去访问,如果在飞行途中睡着了,不知道是途经莫斯科还是新加坡,到北京时,他们会觉得“又冷又热”,感觉好像同时穿越了两条路线。但如果飞行途中一直睁着眼睛去看,或者有仪器测量,那么检测到的状态是飞机只会处于一条航线上,代表团抵达北京时要么感觉冷,要么感觉热。