陆朝阳:在量子世界里,孙悟空的分身术、筋斗云有没有可能?|2021腾讯青少年科学小会演讲( 二 )
也许这些例子可以启发我们 , 也许很多时候梦想跟现实的距离并没有我们所想象的那么遥远 。
今天大家在会场 , 我们可以让自己更加疯狂地设想一下 , 会不会某一天 , 在某些层面 , 像分身术、筋斗云也会成为可能呢?
那么为了回答这个问题 , 请允许我带大家进入一个神奇的量子世界 。
量子物理学经常是以难以理解著称 , 经常大家有一个说法叫做“量子力学量力学” , 其中一个原因是因为量子力学所发生的微观尺度 , 是一个比我们头发丝还要小几百万倍的区域 , 所以在日常生活中我们不会有一些直观的感觉 。
下面我先给大家来介绍一下什么是量子 。 量子这个概念它其实是相对于经典的、连续的一些概念 , 这里我们可以看到一个斜坡 。 很多时候我们在做题的时候 , 会告诉你说 , 这个斜坡是无限光滑的 。 但是如果我们无限地去放大这个斜坡来看的话 , 最后我们会发现 , 就跟上楼的时候走楼梯一样 , 它不是无限光滑这么直的 , 而是一个台阶一个台阶 。 我们知道 , 上楼梯的时候 , 我们可以站在第一个台阶 , 第二个台阶 , 第三个台阶 , 但是不能站在1.5个台阶 , 1.8个台阶 , 因为这个不存在 。 所以量子就是物质和能量最小的离散化的单位 。
本文插图
【陆朝阳:在量子世界里,孙悟空的分身术、筋斗云有没有可能?|2021腾讯青少年科学小会演讲】比如说 , 我们在会场 , 舞台上有很多光 , 这些光就由一个一个光子组成 。 如果我们买一个40瓦的电灯泡回家 , 打开开关之后 , 它一秒钟就可以放出万亿亿个光子 , 就是1后面有20个零 。 所以它是一个非常非常小的能量单位 。 还有组成物质的原子 。 我们可以看到它普通的尺度 , 大概是比纳米还要小10倍这么一个数量级 。
所以大家到一个新的世界里面 , 肯定想问一个问题:这个世界里面物质是长什么样子的?
我们就来看一下 , 我们可以用相当于牛顿力学里面的F=ma , 在微观世界我们就可以用薛定谔方程 , 把原子长什么样子给算出来 。
因为我们刚刚说了原子非常小 , 用眼睛是看不到的 , 所以我们可以假设自己是孙悟空 , 把自己变得比原子还小 , 到原子里面去看一看原子长什么样子的 。
我们可以看到 , 即使是一个最最简单的原子 , 一个氢原子 , 因为它只有一个原子核和一个电子 , 那么把它算出来之后 , 这函数也都是非常漂亮的 。 在这里面亮的地方就是会出现电子的概率比较高的地方 。
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