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能量、时间、空间是不连续的?科普作家曹天元抖音讲解量子理论
2024-11-10 18:08

4月14日是世界量子日,抖音知识和高山科学经典联合发起的世界量子日阅读主题特别直播。曾对量子物理在中国传播产生重要影响的《上帝掷骰子吗》一书作者曹天元做客《高山科学经典》抖音直播间,为网友讲解量子世界“毁三观”的奇妙现象。

能量、时间、空间是不连续的?科普作家曹天元抖音讲解量子理论

曹天元毕业于复旦大学和香港大学,就读通信工程专业,在物理学方面有很好的基础。他兴趣广博,尤好历史和自然科学,喜欢读武侠小说。2003年曹天元曾因在互联网论坛连载科普量子物理而走红。2006年相关连载被集结成《上帝掷骰子吗》一书,发售后持续热销。目前,他从事金融投资和媒体工作。

导读中,曹天元首先回忆起2003年时人们对于量子理论的认知。他表示,在那个互联网刚刚兴起的时代,身边人对于相对论都很熟悉,但与之齐名的量子理论却很少有人知道。这激发了他做量子科普的兴趣,因为他深知量子理论与人们的生活息息相关。大家日常使用的手机、计算机等都与量子理论有密切关系,因为半导体的原理要用到量子理论才能解释。更关键的是,量子理论足够“毁三观”,与人们此前所知道的物理观有着非常大的冲突,而且会让人觉得非常神奇,具备成为“网红”的潜质。

曹天元表示,自他做量子理论科普二十多年来,亲身感受到了人们对量子理论热情的转变。最开始时无人问津,现在每个人都能说出一二,如“上帝不掷骰子”“薛定谔的猫”等,以及“遇事不决,量子力学”等网络俚语。而他所著的这本《上帝掷骰子吗》也经历了最初销量惨淡,到后来越来越热卖的有意思现象。不过他也指出,一些蹭热点的“量子瘦身”“量子茶”“量子波动速读”等都是假的。

曹天元的讲解生动形象、通俗易懂。在讲解什么是量子时,他用最小的货币单位1分钱做比喻。能量就像1分钱一样,并非连续的而是存在最小的单位,这个最小单位的能量就是量子。他进一步拓展,整个时间和空间,很有可能也是不连续的,也就是所谓的普朗克长度和普朗克时间。而宇宙很可能就像是电脑上的图片,不能无限放大,由最小的一个个像素组成。

接下来,曹天元又从波粒二象性、不确定性、全同性、叠加态、纠缠态、测量导致“随机变态”(坍缩)等方面,讲解了量子理论中不同于人们以往认知的奇怪现象。每一条都颠覆了人们的以往认知,令人脑洞大开。如由于时间和能量的不确定性,真空可以“无中生有”,在很短的时间内其能量是不确定的,宇宙大爆炸即有可能由此引发;量子世界里一个粒子,它的状态可以表示为很多状态的叠加,就好比一个硬币同时处于正面和反面的叠加,而观测又可以造成这种叠加态“坍缩”成一个状态,等等。

曹天元总结,量子理论已经广泛融入到当今人类生活之中,它深刻地影响了人类的知识。而另一方面它又是一个很奇特的理论,直到今天它被创立了120多年之后,人类还没有完全理解它到底是什么,哪怕是最前沿的物理学家也在争论这件事。

节目还设有讨论环节,由清华大学科学史系教授吴国盛主持,中国科学技术大学教授陆朝阳共同参与了讨论。陆朝阳和曹天元一样,都是年轻的80后学者。他表示,自己在读大三时,就从网上读过曹天元的量子理论科普文章,认为其思路清晰、引人入胜,有读武侠小说的感觉。

陆朝阳表示,量子力学从1900年诞生,到1935年左右,它的大厦基本就建好了,后世像爱因斯坦、布尔等科学家都是在思考其更深层次的哲学原因。他列举数据显示,量子力学发展到今天已经贡献了世界2/3的GDP,但是其底层的理论还在不断的发展。他认为当今量子理论发展既要注重应用,也要兼顾理论研究。

据了解,高山科学经典致力于邀请100位知名学者来做导读者、200位知名人士做嘉宾,共同解析科学名著,引领大众科学地阅读,增长对科学的兴趣,提升科学文化素养,让科学融入现代人的生活方式。节目于每周六晚20:00播出,网友可关注抖音账号@高山科学经典 观看回放及预约。

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