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读书 | 上帝掷骰子吗?(No.16)

读书 | 上帝掷骰子吗?(No.16)

作者: 吞书兽小布 | 来源:发表于2018-05-13 21:28 被阅读1次

2018年第16本书,离100本还有84本。

这是曾经启动过阅读的一本书,但是最终被科学打败。最近选择从另外一种方式切入,才逐渐能够理解。

本书的核心其实讲的就是量子物理学的历史,从最初对光的认识,到后来逐渐分析出能量的最小单位到底是什么,逐渐延伸出“量子”这个概念。

与我来说,会有这样几点解释,

首先,其实我们教科书里面的知识离真正的物理学,或者说科学研究的最新科学是有非常遥远的距离。在我初中学习物理的时候,其实物理学早已经发展到量子物理的阶段,然而我们学校依然在教我们波粒二象性。也许,教学知识与现实知识定会有一定差别,但是我们的教育又该怎样来拓展学生的视野?这两天看到一句话,特别喜欢,说孩子的课堂就是世界,哪里都能学习,博物馆,剧院。是的,你的课堂在哪里,你的未来才会在哪里。

其次,其实我依然对着这个世界充满了无知。虽然,其实我早已知道这点,但是这本书的阅读让我更加真实的感受到了这一点。也许,这就是不断阅读的原因,拓展自己的世界,哪怕只有一点点。

一、光的本质

1)微粒说:光是由细小的微粒构成。

牛顿做了一个色散实验,一束白光通过一个三棱镜,折射到墙上,就变成了七彩光。牛顿认为白光是不同颜色的微粒混合在一起,通过三棱镜后这些微粒分开了。

2)波动说:光是由于介质的振动产生的波。

托马斯•杨做了一个双缝干涉实验,把一张纸放在光源和屏幕之间,这张纸上有两条平行的缝隙,光穿过缝隙投到屏幕上,出现了“干涉条纹”,这证明光是一种波动。

3)光的波粒二象性:把光看作波和粒子的混合体。

爱因斯坦用量子概念解释了光电效应,光能够从金属材料表面打出电子来,它要求光的能量必须被分成一份一份,这就是光子。同时,麦克斯韦电磁学方程依然有效,光也是依然是电磁波。

二、原子结构模型

1)玻尔原子模型

原子核外面有很多圈轨道,电子在轨道上运动,玻尔认为,电子在轨道上的能量具有某些特定的能级。电子在能级台阶之间的上下跃迁,就能发射或者吸收谱线。这个模型完美地解释了氢原子光谱,但也存在着局限。

2)矩阵力学

海森堡从可观测的谱线、原子运动出发,建立起来用数据表格进行计算的矩阵力学,从而得出量子化的能级和频率,尤其是可以计算有两个电子的氦原子的谱线。

3)波动力学

薛定谔看到德布罗意的物质波假设之后,很快用经典力学的微分方程写成了薛定谔波动方程。这个方程引入了波函数,把电子看成一种波的振动,这种波就像两端固定的琴弦一样,振动模式是量子化的,从而可以计算原子光谱。

三、量子状态本质

1)波恩提出的“概率解释”

波恩认为,薛定谔的波函数描述的是电子在各个位置出现的概率。电子本身不会像黄油一样扩展开来,但它出现的位置是随机的,总体上概率像一个波,按照波函数分布。

2)海森堡的“不确定性原理”

先观测粒子的位置,就会影响它的速度,反过来,测量速度又会影响到位置。因为任何的测量行为都需要用一个工具来进行,比如用光去照射粒子。用于探测的光子必须撞到这个粒子上,才能够知道这个粒子的状态;但是在撞到的同时,它也已经改变了粒子的状态。所以想要同时高精度地测量这两个物理量是办不到的,甚至绝对精确地测量某一个物理量也是办不到的。

3)玻尔的“互补原理”

玻尔在1928年提出了“互补原理”,讨论任何事物都要结合特定的观测手段才有意义。跟经典物理学、经典哲学不一样,量子世界里,没有独立存在的客观世界,主观和客观形成一个统一不可分割的整体。物质不同的形态既互斥又互补。

……………………………………

#丁小布的书房#

2015年,完成了30余本的阅读。

2016年,完成了40余本的阅读。

2017年,完成了78本书的阅读。

2018年,目标完成100本,同时读书笔记力求褪掉假言假语,只讲真言真话。

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