能量,由於目前沒能找到一個準確的定義,我先借用愛因斯坦大爺的能量公式E^2=(MC^2)^2+(PC)^2,當物質的動能PC=0時的簡化版公式E=MC^2來描述。
物質的能量E 等於 該物質的質量M 乘以 光速C=3*10^8米/秒的平方。
透過這個公式,我們可以得到一個驚掉下巴的計算結果:一個物質靜止時具有的能量約等於它的質量的9乘以10的16次方倍。從這裡我們就知道了為什麼原子彈、氫彈具有那麼大的破壞力了,還可以理解為什麼太陽從能量的角度可以看作一個巨大的核反應堆,太陽釋放出來的能量能夠為遠在1.5億公里之外的地球生態圈提供繁衍生息所需要的能量了。慶幸,我們的地球剛好處於太陽核能量輻射的能量場中最適合生物生存的位置。
提到能量場,我們再來界定一下能量場這個概念。對特定能量而言,該能量釋放過程中所能輻射和作用到的場域稱為該能量的能量場。
界定好能量與能量場的涵義之後,我們用能量與能量場來試著解釋一下著名的雙縫干涉實驗。
我先用具象化的語言簡單地描述一下光子的雙縫干涉實驗。
首先,我們把一個光子想象成一顆子彈。那麼當我們用幾把1萬連發的機關槍將數萬顆子彈發洩般地射向一個有20釐米寬的狹縫的鋼板時,穿過狹縫的子彈會在鋼板後面的靶位上打出來一個20多釐米寬的類似狹縫形狀的彈洞圖形,對吧。
但是,光子並不是子彈,它並沒有子彈那麼乖。實驗顯示,光子們在靶位上形成了明暗相間的N條平行的裂縫形狀的圖案,這就是單縫實驗的結果。
接下來,科學家們把間隔板上的一條裂縫換成了兩條裂縫,實驗結果顯示光子們在靶位上形成了明暗相間的N條平行的裂縫形狀的圖案。
19世紀初,科學家托馬斯·楊發現,光子打出來的明暗相間的N條裂縫影象可以用波的相長與相消干涉機制來解釋,由此推匯出了光具有波動性。結合光的粒子性特徵,這就產生了光的波粒二象性這一結論。
弔詭的事情發生了,接下來,當科學家們用單束光做實驗時,發現靶位上依然顯示出N條明暗相間的條紋,問題1出現了,為什麼單個光子也能互相干涉?自己干涉自己嗎?
這當然難不倒科學家們,想要了解光子到底在搞什麼鬼,這很簡單。不就是在光子透過狹縫的路徑上安裝一個偷窺儀就可以了嘛。哈哈,問題2出現了:在偷窺儀監視之下的光子們,一下子就變乖了,它們在靶位上呈現出來了跟機關槍射出的子彈一樣的結果,透過兩個狹縫,只出現了兩條明亮的光斑。
下面,我們從能量和能量場這個角度來試著解釋一下問題1,單束光自己干涉自己的問題。
當我們把光子看作一個單純的粒子的時候,這件事確實是詭異的。但,當我們把一個光子看做一個不斷向外釋放能量的能量團的時候,我們就可以看到這個能量團從發射槍-狹縫板-靶位整個執行區間形成的一片能量場,當一個光子以光斑的形式結束於靶位上的時候,它所形成的那個能量場並沒有完全消失。這個能量場會與下一個光子的能量場相互作用,在兩個能量場的作用下,光子們繼續呈現出干涉現象。
這個我們在現實生活中是可以觀測到的,我們挑一個比較薄的石頭片,以一個小角度扔向池塘,石頭片會在水面上跳動數次,打出一連串的水波,第一個水波圈會受到之後產生水波圈的影響,這就是類似於能量場的具象形態。
用能量和能量場解釋完問題1之後,我們再來看一下問題2。
為什麼有了偷窺儀的監視,光子就改變了自己的執行軌跡呢?
這時,我們就要用到愛因斯坦大爺的E=MC^2這個能量公式來解釋這一問題了。
假設光子是有質量的,我們借用一下《光子質量假說》中光子的質量M=1.5*10^-50,那光子的能量E=1.5*10^-50*3*10^8*3*10^8=1.35*10^-33焦耳,這一計算結果顯示光子的能量是非常微弱的,那麼光子在能量釋放過程中所形成的能量場也就更加微弱的。
好了,我們接下來再來看一看偷窺儀偷窺時發出來的能量,我們假設這臺偷窺儀的功率是10瓦,它的能量轉換率為0.1%,那這臺偷窺儀每秒釋放出來的能量大約為1焦耳。
看到了嗎?這個偷窺儀每秒釋放出來的能量,大約是光子本身全部能量的10的33次方倍。那麼,偷窺儀釋放出來的能量對於光子能量而言,無疑是一種指數級別上碾壓的存在,你想讓光子在這樣的強控制能量場內還可以自由地翱翔嗎,別逗了!
這就是觀察者影響被觀察者的絕佳例證,因為這中間有著指數級別上的能量差的存在。
我們都知道,大風天沒辦法在室外打羽毛球,對吧。
那我們可以試著想一想,把那臺偷窺儀對於光子形成的能量場作用,想象成你跟你同學打羽毛球的時候,球場邊有一臺巨型工業電風扇對著你們狂吹,你們打出來的羽毛球將會有多麼的尷尬。
當今有些科學家認為,人作為觀察者是影響實驗結果的,就說明人本身就成為了實驗的一部分,這是當然的。
我認為:觀察者對被觀察者的影響,不僅是可以定性的,而且是可以量化的。
觀察者對於被觀察者的影響,量化的基礎就是,觀察者的能量和能量場的數值與被觀察者能量和能量場的數值的比值。