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1 # 科普作家張軒中
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2 # 懷疑探索者
其實,向物理學基礎一般的人群講解量子力學講解是很容易的,量子力學那麼多奇妙的物理現象,隨便講兩個都能震驚到聽眾,比如:
現在,我們將你無限的縮小,我們去看看兩個磁鐵之間會有什麼火花。
兩個磁鐵將要靠攏,你就緊貼著其中一個磁鐵。你能看到搖擺的原子,當他們無限接近時,突然!一陣光閃現,再接近,越來越多的光珠出現,你或許快被閃瞎了。這就是超距反應。你剛才看到的是一種神秘力——電磁力。這種作用力由虛光子攜帶。宇宙中的任何地方,都存在電磁場,虛光子可以在任何時刻出現。這種作用力,被一種叫做“電磁荷”的東西支配。虛擬光珠就是把同種電荷排斥,異種電荷吸引的東西。它們距離越近,虛擬光珠就越多。事實上,電磁場不僅規範了所有電荷和磁荷物體的運動,還創造了一切帶電粒子、光!
我們再來研究一下原子,我們大多數人知道原子核,以及外面的電荷。當你變得足夠微小時,事實上,你還是很難抓到電子,因為它們總是以無法預測的方式改變自己的軌跡。
好不容易,你抓住了一個電子,是的,你確實抓到了他,你握緊,再握緊……突然,它消失了。確實,它消失了。原來它在你手心挖了地道,鑽出去了。量子躍遷,這是隻有在足夠小的尺度才會發生的現象。它的特性之一:它能自由跳躍。這種現象被稱為“量子隧穿”或者“量子躍遷”。而且,量子世界的所有粒子都能如此。它們的神秘在於,的確以隧穿的形式運動,而實際上這裡沒有什麼隧道……
不過,你還得謹慎一點,時刻警惕他們不要被這些現象蠱惑了雙眼,致使他們成為我們稱之為民科的妄人。
我覺得可以這樣講,具體只談一點,爭取把他們震住,談的過程如下:
講講太Sunny的輻射問題。你就說,太Sunny是一種黑體輻射譜,這個譜是連續的,峰值波長大概在500奈米。然後呢?你問他們,知道為什麼是500奈米嗎?他們因為物理基礎一般,所以肯定不知道。這個時候你可以告訴他們說:“因為有維恩位移定律”。這個時候他們聽到這個定律的名字,可能會拿出手機去百度或者什麼地方查。這個時候反應要迅猛,你要馬上告訴他們:不用查了,維恩位移定律就是說太陽的溫度大概是6000度,所以中心波長大概500奈米,這兩個數值乘起來是一個常數!這樣,你就解釋了太陽的光輻射問題。
以上是第一回合。如果有同事問你,那為什麼它們2個數字乘起來是常數呢?這個時候你不要慌,你就說:“這個是根據量子力學的黑體輻射公式的那個普朗克曲線來的。”如果同事繼續追問到底怎麼來的,你可以繼續說:“普朗克曲線的形狀就好像是一個乳峰,它的最高點就是一個極值點,我們可以對那個乳峰曲線方程求導數,就可以找到峰值波長的位置,就滿足剛才說的那個維恩位移定律。換句話說,維恩位移定律就是黑體輻射公式的那個普朗克曲線的微分表達。而黑體輻射公式的那個普朗克曲線的積分表達,就是斯特番——波爾茲曼定理!”說到這裡,如果同事還要誇你知識淵博,你就說,你都是看書學來的。你可以推薦清華大學出版社出版的《日出:量子力學與相對論》讓他們去讀讀。