一、杨振宁谈宇宙原话:
如果你所谓的上帝是一个人形状的,那我想没有;
你如果问有没有一个造物者,那我想是有的,因为整个世界的结构不是偶然的。
麦克斯韦方程式妙不可言,这东西不可能是偶然的。
二、量子力学
量子力学是描述微观世界(原子、电子、光子等微小粒子)运动规律的物理学分支。
我们日常宏观世界的牛顿经典力学,放到微观粒子身上就失效了,量子力学就是用来解释这套不一样规则的理论。
《庄子·天下》:“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”
一尺长的木棍,每天割下它剩下的一半,就算历经万代,也永远分割不完。
古人认为:有限的物体,理论上可以无限分割。
能量、很多物理量并不是无限连续的,而是一份一份、离散存在的,这一份最小单元就叫量子,也是这个学科名字的由来。
1、能量量子化
宏观上,温度、能量看起来可以连续变化;
微观里,粒子吸收/释放能量,只能是一份一份的,不能取中间值。
比如,电子在原子里只能待在固定能级,不能停在两个能级之间。
2、波粒二象性
微观粒子同时具备粒子和波两种属性。
比如光:
既可以看成一颗颗光子(粒子),也可以看成光波;
电子,既是粒子,也会发生波的干涉现象。
宏观物体看不到这个效应,因为质量太大,波动效应几乎归零。
3、测不准原理
你无法同时精准测出一个微观粒子的位置和速度。
测位置越准,速度就越模糊,反之亦然。
不是仪器不够好,是微观世界本身的固有属性。
4、叠加态
微观粒子可以同时处于多种状态叠加。
著名的思想实验:薛定谔的猫。
在未观测前,理论上猫处于既活又死的叠加状态;
一旦观测,叠加态就坍缩成唯一确定结果。
5、量子纠缠
定义
两个或多个微观粒子(比如光子、电子),一旦发生纠缠,无论相隔多远,对其中一个粒子测量,另一个粒子状态会瞬间对应改变。哪怕一个在地球,一个在火星。
但不能用这个传递信息,不违反相对论,不存在超光速通讯。
获得诺贝尔奖的量子纠缠研究,验证的是量子力学理论。
6、现实用途
半导体芯片、手机、电脑(晶体管原理来自量子力学);
LED、激光、核磁共振MRI;
量子计算机、量子加密通信(前沿方向)。
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三、WiFi、电视、手机是什么原理?——电磁波!
遍布我们四周,属于宏观的波,能人为控制,有固定传播速度(光速)。
我们可以制造、发射、接收它,日常通信全部靠它。
电磁波:肉眼看不见,但我们可以制造、接收、调控,手机wify就是实证。
波,简单说:能量的振动传播。
水波,是水的振动往外传;
声波,是空气振动。
1、手机的原理
手机用的是电磁波:电场和磁场交替振荡,不需要空气,真空也能传播,属于横波。
2、wify:
路由器内部电路,产生高速交替变化的电场与磁场,二者互相激发,向外发射电磁波(属于无线电波,和手机通话的波是一类,只是频率不同)。
3、电视信号
光纤里面走的是光(光波),也是电磁波的一种,只是频率更高,传输速度更快。
四、磁场
磁会产生场,磁场是磁铁、电流周围存在的一种特殊物质,可以对磁体、运动电荷施加作用力。
1、本质:
运动电荷产生磁场。电流流过导线,周围就有磁场;
原子核、电子自旋,也会产生微小磁场。
2、特点:
看不见,但真实存在。磁场和电铲互相激发,就形成电磁波。
3、与电磁波的区分
电场、磁场是场;
电磁波,是电场磁场交替振动向外传播形成的波。
手机天线,就是利用变化的电流,激发交变磁场、电场,产生电磁波向外发送信号。
五、暗物质
看不到,但星系引力的观测数据反复证明它的引力效应,它是天文学家通过引力效应推断存在的物质。
1、核心特点:不参与电磁相互作用。
不发光、不反光、不吸收光,电磁波(光、wifi、无线电)完全不和它发生反应,任何望远镜都无法直接拍到它;
但是它有质量,会产生引力。
2、发现原由
星系旋转速度太快,如果只有恒星、星云这些我们看得见的普通物质,恒星早就被离心力甩飞、星系解体。
一定有大量看不见的质量,像无形的骨架、胶水,靠引力拉住整个星系,这就是暗物质。
3、宇宙占比:
普通物质(星球、人、万物)仅占宇宙约4.9%;
暗物质约26.8%;
剩下接近70%是暗能量,推动宇宙加速膨胀。
4、现状:
我们确认它的引力效应真实存在,但至今不知道暗物质到底是哪一种微观粒子,没有直接探测到粒子本体,属于重大未解之谜。
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