什麼是量子力學——物理學家曹則賢2020跨年科學演講

2021-01-12 悟境老師

什麼是量子力學

「量子」這個詞從字面意思理解就是我們在談論一個小的量。當我們談論 「量子」的時候,實際上談論的這個量是接近了一個存在它的最基本單元。所以當我們談論一個物理量的數量已經接近它的最基本單元的時候,那麼你每一個數字的使用都要特別小心,要採取一種新的哲學,這就是量子最基本的東西。

首先給大家講講什麼叫量子吧!量子這個概念,從中文的字面意思來說, 「量」就是數量, 「子」就是個小詞。當我們說桌子、椅子的時候,實際上是說這是個小物件。所以量子這個詞本身字面上的意思是說,我們在談論一個小的量。

當我們談論一個Quantum的時候,實際上是說你在談論一個量,談論它的多少。Quantum這個詞就是原樣的出現在現代英語裡面。當我們說Quantum of Rainfall的時候,翻譯成漢語就是降雨量。Quantum在英語裡就簡單地是量的意思。Quantum of Rainfall是降雨量,Quantum of Solace就是舒適度或安全度的意思。

那麼什麼叫舒適度和安全度呢?我們大家都還記得中國的武俠小說裡。當一個武林高手到餐館吃飯的時候,他首先要評估一下環境裡面的安全程度,就是看有沒有別的高手。然後你會發現,當他評估完了以後,武林高手一般會選擇背靠著牆,側面有窗戶的這樣一個位置。因為背靠牆,後面不會被攻擊,所以安全度就高。側面有窗戶,一旦再來有新的沒評估到的危險,他從窗戶能溜。所以說,武俠高手進到一個地方,首先要評估那個地方的Quantum of Solace。

《什麼量子力學》跨年科學演講

「完整版」點擊文末「閱讀原文」

網絡答疑互動交流

007系列的一個電影名字就叫《Quantum of Solace》。它實際上是講,007作為一名特別優秀的特工。他到任何環境裡面,首先會本能地去評估這個環境的安全程度,他應該能嗅出這兒空氣裡的危險。你會發現很有意思,這個電影傳到中國的時候,我們的翻譯者就沒去理解Quantum of Solace這個詞本身的意思。可能就是憑藉字典,因為漢語裡我們常常遇到Quantum就隨便翻譯成量子了,所以這個電影就被翻譯成了「量子危機」。可是你從量子危機的角度來理解,你根本就不知道它在說什麼。實際上人家的名字就是「安全度」。告訴你007作為一名優秀的特工他所具有的品質,隨時評估環境裡面的安全度,嗅出空氣裡的危險,這才是它的本意。

當我們談論 「量子」的時候,實際上談論的這個量是接近了一個存在它的最基本單元。而談論的量比較少的時候,這時候你會發現你處理問題的方式,或者用個比較高尚的詞說,就是你採用的哲學,就完全變了。舉一個簡單的例子,就是當我們談論的一個量非常非常大的時候,我們常常會忘了它有基本單元。比方說,我們的人民幣,它的基本單元是一分。而我們國家現在的GDP,我不太清楚具體是多少,就算是50萬億人民幣吧,這個數字很大。如果說去年的GDP增加了6.782%。那麼6.782%乘上50萬億這樣一個大的數字,得出的結果你不管它是真是假,但至少從數字本身上面來看它沒什麼問題。我們再換一個量,比方說,我們談論一個單位去年工資增加了多少。可能工資提檔的時候就五檔。如果我們說誰的工資增加了10.82%。那麼10.82%這個數字本身可能沒問題,但是可能就不存在這個10.82%。因為工資就那五檔,對應五個數字,所以10.82%到底對不對呢?就存疑。

而如果我們談論的問題,更加接近它的基本單元的時候。我們對某些數字的選擇,談論這個數字的時候你就要特別嚴肅。就是說它會遵循另外一套哲學。比方說,我常舉的例子就是我們談論家庭人口的增加。我們知道人的基本單元就是一個人。而我們的家庭人口呢,一口人、兩口人、三口人、四口人、五口人,十口人就算大家庭了,對吧?那麼這個時候,如果我們說誰的家庭人口去年增加了7.21%,你會發現這句話就很混帳,對吧!這說明什麼呢?這說明當我們談論一個物理量,這物理量比如說是家庭人口的時候,這個談的數量已經接近它的最基本單元了。那麼你每一個數字的使用都要特別小心,你要採取一種新的哲學,這就是量子最基本的東西。

相關焦點

  • 聽物理學家曹則賢講泡利與《泡利物理學講義》|直播
    在4月25日泡利生日這天,著名物理學家曹則賢教授發表了《天才與良知——那個尖銳的物理學家泡利》的泡利誕辰120周年的紀念文章。這是迄今為止網上能看到的一篇真正考證嚴謹(絕不是像很多所謂科普網文在販賣道聽途說的軼聞)、內容專業的對泡利的介紹。任何對泡利生平與科學貢獻感興趣的讀者都應該好好讀一讀這篇文章。
  • 曹則賢2021跨年科學演講:什麼是相對論
    撰文 | 曹則賢(中國科學院物理研究所)尊敬的各位來賓,遠方屏幕前的各位朋友,女士們、先生們,晚上好。這裡是中國科學院物理研究所,我是物理所職工曹則賢。感謝您撥冗光臨本年度的跨年演講。2020年對整個世界來說是一個極為艱難的年頭。萬幸的是,我們的國家依然欣欣向榮,我們還能在一片祥和的氣氛中迎接新年的到來。
  • 快速入門量子力學,看這個就夠了
    陌生是因為,儘管自己有所耳聞,但要說清楚「量子力學是什麼」,估計是個掉頭髮的難題。量子力學無處不在,連電視劇都有它的身影。那麼,到底什麼是量子力學了呢?曹則賢老師在做客明白直播間時,用通俗易懂的方式,為明白知識圈的學友科普了量子力學。
  • | 和曹則賢一起科學跨年
    如果說  量子力學是「智商稅收割機」  那麼相對論就是「智商切菜機」  2021 「新年悟理」跨年科學演講  ——什麼是相對論    2020 年的歲末,我們邀請網紅科學家,中科院物理所研究員曹則賢,帶大家滿載知識地跨年~
  • 曹則賢開講:什麼是相對論?|「新年悟理」2021跨年科學演講
    2020 最後一天了!昨晚 7 點,我們搞了件大事!由中國科學院科學傳播局、中國科學院物理研究所與長三角物理研究中心(中國溧陽)聯合主辦,中國科學報社、中國科學院大學協辦的2021「新年悟理」跨年科學演講在北京舉行,中科院物理所曹則賢研究員現場開講《什麼是相對論》,北京廣播電視臺著名節目主持人春妮受邀擔任現場主持。
  • ...量子計算|潘建偉|科學|薛其坤|愛因斯坦|密碼學_網易科技
    網易科技訊1月13日消息,2020年1月12日,由智識學研社、知識分子、賽先生和墨子沙龍主辦的2020年科學新年演講在北京隆重舉行,聚焦量子信息革命,量子物理學家、中國科學技術大學教授潘建偉奉獻了一場關於量子的精彩演講。
  • 直播預告 | 跟物理學家曹則賢學經典力學
    前不久,央視頻、嗶哩嗶哩等25個平臺同步直播了「新年悟理」2021跨年科學演講,風趣幽默的中科院物理所研究員曹則賢帶來的《什麼是相對論》演講引爆全場。曹則賢教授應世圖北京公司盛邀,將於1月8日(本周五)19:00-20:30,做客世圖京東直播間、世圖嗶哩嗶哩直播間、世圖一直播(微博)直播間,為大家帶來一堂經典力學公開課。讀者朋友們這次趕緊設好鬧鐘,不要錯過!▲掃碼觀看曹則賢教授相對論專題京東直播,也可點擊【閱讀原文】跳轉觀看。
  • 【量子物理】顛覆思維,讓你十分鐘搞懂量子力學
    量子力學,是當今物理研究的最前沿。但對於普通群眾來說,量子力學看似高深莫測。      5月3日,世界上第一臺超越早期經典計算機的量子計算機在中國誕生,量子力學取得現實應用的重大突破。      那麼,量子力學到底講了什麼?它的前世今生是怎樣的?
  • 量子光學或改變生活 阿羅什、維因蘭德獲諾獎實至名歸
    最終,2012年諾貝爾物理學獎被同樣研究量子物理學的法國科學家塞爾日·阿羅什與美國科學家大衛·維因蘭德攬入懷中。那麼,他們的研究成果到底意味著什麼?是怎樣的原因使他們得到了諾貝爾獎評委會的垂青?瑞典皇家科學院諾貝爾獎評審委員當地時間9日上午準時公布了獲獎者名單,而遠在美國科羅拉多大學的大衛·維因蘭德接受採訪時說自己剛剛在睡夢中被這個喜訊叫醒。
  • 沒有人真正理解量子力學,包括你
    作者:Sabine Hossenfelder & Tim Palmer翻譯:Nothing審校:Nuor量子力學不是火箭科學,但它很有可能取代火箭科學,成為一個令人無法理解的數學難題。然而,我們並不這麼認為,量子力學是完全可以理解的。只是物理學家在半個世紀前放棄了唯一的理解方法。時至今日,物理學的基礎理論幾乎停滯不前。當年沒能解決的重大問題今天仍然懸而未決。我們仍然不知道暗物質是什麼,我們仍然沒有解決愛因斯坦引力理論和粒子物理標準模型之間的分歧,我們仍然不了解量子力學中測量意味著什麼。
  • 老司機戴的墨鏡原來這麼反常識,竟還藏著量子力學的秘密 | 把科學帶回家
    這什麼情況?中間加一個偏振片,不是應該有更多光被過濾了嗎,怎麼反而還會變亮呢?這就是光的量子力學特性了。實際上,光是按次序經過偏振片的。因此量子力學預測,隨著夾角a變大,同時符合率會迅速降低。比如,當夾角a比較小的時候,如果a變大一倍,同時符合率會減少4倍。但是貝爺說不是這樣的,量子力學你丫降太快了。根據貝爾定理, 夾角a變大一倍的話,同時符合率只減少了2倍不到,和量子力學的預測完全不同。這就是貝爾定理和量子力學發生的嚴重分歧,也是愛因斯坦-波多爾斯基-羅森佯謬在21世紀對量子力學發出的又一次猛烈攻擊。
  • 凌復華:馮·諾依曼在量子力學領域的貢獻
    希爾伯特對量子力學非常感興趣,並鼓勵數學家與物理學家進行合作.在希爾伯特看來,量子力學當時在數學方面是一團糟.,但該觀點並未得到大多數物理學家的認可.馮·諾依曼–維格納的解釋可總結如下.  量子力學的規則是正確的,但只有一個系統可以用量子力學來處理,即整個物質世界.存在無法在量子力學中處理的外部觀察者,即人類(也許是動物)的思想,它們對大腦進行測量,導致波函數坍塌.
  • 量子力學被證明,為什麼人生就毫無意義?真相到底是什麼?
    科學家在科學上的探索一直都是永無止境的,很早以前愛因斯坦就提出了相對論等理論,這些理論都刷新了人們對世界的認知,其中量子力學被證明是對的以後,有科學家認為人生就變得毫無意義了,這到底是為什麼呢?科學家到底為何這麼說呢?真相究竟是什麼呢?
  • 《新民周刊》量子力學到底是什麼?
    槓精、著名物理學家薛丁格本來想諷刺一把量子力學,可命運弄人,他的貓卻成了量子力學最致命的代言人。這隻既生又死的貓到底是何方神聖?今天,就讓我們來揭開它的神秘面紗。神奇的量子世界在遨遊神奇的量子世界之前,我們先要從日常生活的世界,也即經典世界說起。
  • 人類的量子信息革命:上帝擲骰子嗎?
    2020年1月12日,由智識學研社、知識分子、賽先生和墨子沙龍主辦的2020年科學新年演講在北京隆重舉行,聚焦量子信息革命,量子物理學家、中國科學技術大學教授潘建偉奉獻了一場關於量子的精彩演講。「量子計算和量子保密通訊技術會引領一場新的科技革命,這個革命和歷史上其他的幾個革命一樣,將深遠地影響著這個世界。」
  • 當量子物理學家遇上精神病學家,物質和精神開始「糾纏」
    現代物理學的敘述者一直在尋找新的方式,來表達廣義相對論和量子力學這兩種迥異現實的矛盾關係。在相對論描述的宇宙中,原因導致結果,而且沒有什麼比光速更快。量子物理學則描繪了一個更古怪的世界,在這個世界裡,事情似乎是隨機發生的,聯繫似乎是瞬間出現的。兩者都在挑戰我們的直覺認知。
  • 量子論幣:相對論和量子力學的主要矛盾是什麼?
    我們要先從兩個理論描述了什麼來進行入手。 相對論 在19世紀末,20世紀初,當時科學家普遍認為物理學基本上已經發展到了盡頭,由於牛頓力學和麥克斯韋方程實在是太準確了。當時沒辦法解決的就只有光速需不需要介質(當然,當時認為是需要一種叫做以太的介質,但實際上實驗發現並不存在)以及黑體輻射問題。
  • 物理學家第一次捕獲量子糾纏的圖像
    1930年代,理論物理學家愛因斯坦的相對論為量子力學領域的建立做出了貢獻。想要建立一個更完整的粒子活動理論,愛因斯坦對量子糾纏的前景感到震驚——他稱之為「遙遠的恐怖行為」。量子糾纏已經成為量子力學的一部分,儘管愛因斯坦感到擔憂。今天,格拉斯哥大學的一組物理學家首次以量子糾纏(又稱時鐘糾纏)的形式拍攝了這張照片。
  • 量子力學描述的「隨機」是宇宙中唯一真正的「隨機」嗎?
    首先,量子力學真的是隨機的嗎?因為我們無法想像什麼是真正隨機的。我們認為,隨機性是因為我們用太少的信息來推斷為什麼是這樣。  事實上,這個問題已經被問過很多次了。答案總是一樣的,因為作為一個數學模型,量子力學是以概率為解釋,它不同於經典概率。但在某種程度上,如果量子力學是一個隨機近似理論呢?那麼真相在哪裡呢?