《非誠勿擾》來了一位物理學(xué)博士男,他朗誦的一首《物理系男生的情書》,充滿了專業(yè)物理名詞,弄暈了在場的嘉賓,也未能攜得美人歸。然而這個如同從美劇《生活大爆炸》中走出的人物卻在場外獲得眾多觀眾的青睞。其實(shí),《物理系男生的情書》并非他的原創(chuàng),而是流傳網(wǎng)絡(luò)很久的經(jīng)典文字,原作者已不可考。如今這個時代,戀愛也講究專業(yè)性,不過,物理男把這么“油菜花”、有內(nèi)涵的詩獻(xiàn)上《非誠勿擾》的舞臺,若不是太書生氣,我們就只能認(rèn)為他是存心踢館的“腹黑男”。
利用自己的專業(yè)知識來寫情書求愛,這是一種幽默,也是一種智慧,更是一個時代充滿活力和創(chuàng)造力的文字證明。
我理想的女生應(yīng)該是這樣子的:
那一天
你在我的參照系里靜止
你透過我的瞳孔衍射
在視網(wǎng)膜上刻下一組愛里斑
于是我知道
事件經(jīng)歷了不可逆過程
你像太陽一樣對我輻射
雖然你很小心的
將最強(qiáng)烈的心情
藏在了不可見波段
我恨自己眼睛不夠大
以至于遺憾地丟失了許多高頻次波
又恨自己眼睛不夠小
以至于視網(wǎng)膜上你的樣子出現(xiàn)像差
在這個熵急劇增加的世界里,
我的平均自由程越來越短
我的生活越發(fā)缺少漲落
而黑夜又是那么的空虛
我的靈魂獨(dú)自在閔可夫斯基空間里飄來飄去
飄來飄去
我向著你飛奔
(雖然也擔(dān)心讓你紅紅的臉頰看上去像紫色)
期望在9點(diǎn)50分
看到你10點(diǎn)鐘的微笑
然而你卻給了我一個273.15K的表情
我無法容忍這種不確定關(guān)系
我需要一個決定論
可是所有的能量
都像是被投進(jìn)了黑洞
我覺得自己就像是薛定諤的貓
在真實(shí)和虛無之間簡諧振動
而你就是那只麥克斯韋妖
頑皮地開關(guān)著那扇命運(yùn)之門
于是對稱性
破缺了
自發(fā)地
在這個混沌的世界
(理工男女,浪漫起來,都是在宇宙尺度下展開的~~~~非廣義相對論所不能容納。說起來,這位物理男還是不適合被《非誠勿擾》這系統(tǒng)推倒,化學(xué)女啦生物女啦計算機(jī)女啦環(huán)境女啦工程女啦你們……到底在哪里?快來解救!)
注:順便科普下物理知識(*^__^*) 嘻嘻……
參照系:
又稱參考系,物理學(xué)名詞,指研究物體運(yùn)動時所選定的參照物體或彼此不作相對運(yùn)動的物體系。根據(jù)牛頓力學(xué)定律在參考系中是否成立這一點(diǎn),可把參考系分為慣性系和非慣性系兩類。由于一切物體都在運(yùn)動,在研究一個物體的運(yùn)動時,首先要確定物體的運(yùn)動是相對哪一個物體來說的,被選來作為參考標(biāo)準(zhǔn)的物體或物體系,叫做參考物或參考系(或參照物、參照系)。
愛里斑(Airy disc):
由于光的波動性,光通過小孔會發(fā)生衍射,明暗相間的條紋衍射圖樣,條紋間距隨小孔尺寸的減少而變大。大約有84%的光能量集中在中央亮斑,其余16%的光能量分布在各級明環(huán)上。衍射圖樣的中心區(qū)域有最大的亮斑,稱為愛里斑。愛里斑的角度與波長(λ)及小孔的直徑(d)滿足關(guān)系:sinθ=1.22λ/d。θ即第一暗環(huán)的衍射方向角(即從中央亮斑的中心到第一暗環(huán)對透鏡光心的張角),因?yàn)棣冉且话愣己苄?,有sinθ≈θ,故θ≈1.22λ/d(就是光透過一個小孔【瞳孔】后在視網(wǎng)膜上呈現(xiàn)的圖案,一個圓透過瞳孔會呈現(xiàn)一圈一圈的樣子,它成的像會
比原本的圓看起來模糊一些。出現(xiàn)“愛”這個字眼也可以理解為一語雙關(guān),不但指愛里斑這個物理現(xiàn)象,也告訴你那是丘比特的箭。)
不可逆過程(irreversible process):
不會自發(fā)地逆轉(zhuǎn)并恢復(fù)到原來狀態(tài)的過程。任何實(shí)際過程都是不可逆過程。
像差(aberration):
在光學(xué)系統(tǒng)中,由透鏡材料的特性、折射或反射表面的幾何形狀引起實(shí)際像與理想像的偏差。實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)中,有非傍軸光線追跡所得的結(jié)果和傍軸光線追跡所得的結(jié)果不一致,這些與高斯光學(xué)(一級近似理論或傍軸光線)的理想狀況的偏差,叫做像差。
(高頻次波,越高頻的波對應(yīng)越小的距離,“遺憾地丟失了許多高頻次波”,可以理解為恨不能看清你每一個細(xì)節(jié)。象差:自然象差會讓你的樣子變得模糊。)
熵(entropy):
表示物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)的一個物理量(記為S),它表示該狀態(tài)可能出現(xiàn)的程度。在熱力學(xué)中,是用以說明熱學(xué)過程不可逆性的一個比較抽象的物理量。孤立體系中實(shí)際發(fā)生的過程必然要使它的熵增加。熵(entropy)指的是體系的混亂的程度,它在控制論、概率論、數(shù)論、天體物理、生命科學(xué)等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用,在不同的學(xué)科中也有引申出的更為具體的定義,是各領(lǐng)域十分重要的參量。熵由魯?shù)婪颉た藙谛匏梗≧udolfClausius)提出,并應(yīng)用在熱力學(xué)中。后來在,克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)(Claude ElwoodShannon)第一次將熵的概念引入到信息論中來。(“熵急劇增加的世界”應(yīng)該指:在這個越來越浮躁的世界里)
閔可夫斯基空間:
狹義相對論中由一個時間維和三個空間維組成的時空,為俄裔德國數(shù)學(xué)家閔可夫斯基(H.Minkowski,1864-1909)最先表述。他的平坦空間(即假設(shè)沒有重力,曲率為零的空間)的概念以及表示為特殊距離量的幾何學(xué)是與狹義相對論的要求相一致的。閔可夫斯基空間不同于牛頓力學(xué)的平坦空間。阿爾伯特·愛因斯坦
在瑞士蘇黎世聯(lián)邦科技大學(xué)(Eidgenössische TechnischeHochschule, ETH; Swiss Federal Institute ofTechnology)時期的數(shù)學(xué)老師赫爾曼·閔可夫斯基在愛因斯坦提出狹義相對論之后,于1907年將愛因斯坦與亨德里克·洛侖茲的理論結(jié)果重新表述成(3+1)維的時空,其中光速在各個慣性參考系皆為定值,這樣的時空即
以其為名,稱為閔可夫斯基時空,或稱閔可夫斯基空間。
愛因斯坦一開始不認(rèn)為這樣的表述有何重要性,但當(dāng)他1907年開始轉(zhuǎn)往廣義相對論發(fā)展時,發(fā)現(xiàn)閔可夫
斯基時空可說是其所要發(fā)展的理論架構(gòu)的基礎(chǔ),轉(zhuǎn)而對這樣的表述采取高的評價。
273.15K的表情:
就是說你并沒有給男主角微笑,相反的,只是冷冰冰的表情。(這是始
終變慢效應(yīng),因?yàn)橄鄬\(yùn)動,我在9點(diǎn)50分,看到的是你10點(diǎn)鐘發(fā)生的事情。男主角
期望看到的是微笑。))
薛定諤之貓:
什么是薛定諤貓?這要從頭說起。薛定諤(E.Schr dinger,1887—1961)是奧地利著名物理學(xué)家、量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一,曾獲1933年諾貝爾物理學(xué)獎,薛定諤貓是他在1935年提出的關(guān)于量子力學(xué)的一個佯謬[2]。這些年來許多物理學(xué)家絞盡腦汁,試圖解開這個佯謬。直到最近經(jīng)過一系列精巧的實(shí)驗(yàn),這個問題才逐漸有了眉目。2000年7月,《自然》報道了最新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果?! ×孔恿W(xué)是描述原子、電子等微觀粒子的理論,它所揭示的微觀規(guī)律與日常生活中看到的宏觀規(guī)律很不一樣。處于所謂“疊加態(tài)”的微觀粒子之狀態(tài)是不確定的。例如,電子可以同時位于幾個不同的地點(diǎn),直到被觀察測量(觀測)時,才在某處出現(xiàn)。這種事如果發(fā)生在宏觀世界的日常生活中,就好比:我在家中何處是不確定的,你看我一眼,我就突然現(xiàn)身于某處——客廳、餐廳、廚房、書房或臥室都有可能;在你看我之前,我像云霧般隱身在家中,穿墻透壁到處游蕩。這種“魔術(shù)”別說常人認(rèn)為荒謬,物理學(xué)家如薛定諤也想不通。于是薛定諤就編出了這個佯謬,以引起注意。果不其然!物理學(xué)家爭論至今?! ?/p>
薛定諤貓佯謬是一個設(shè)計巧妙的理想實(shí)驗(yàn):將一只貓關(guān)在箱子里,箱內(nèi)還置有一小塊鈾、一個盛有毒氣的玻璃瓶,以及一套受檢測器控制的、由錘子構(gòu)成的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。鈾是不穩(wěn)定的元素,衰變時放出射線觸發(fā)檢測器
,驅(qū)動錘子擊碎玻璃瓶,釋放出毒氣將貓毒死。鈾未衰變前,毒氣未放出,貓是活的。鈾原子在何時衰變是不確定的,所以它處于疊加態(tài)。薛定諤挖苦說:在箱子未打開進(jìn)行觀測前,按照量子力學(xué)的解釋,箱中之貓?zhí)幱凇八溃畀B加態(tài)”——既死了又活著!要等有人打開箱子看一眼才能決定貓的生死。這個理想實(shí)驗(yàn)的巧妙之處,在于通過“檢測器-錘子-毒藥瓶”這條因果鏈,似乎將鈾原子的“衰變-未衰變疊加態(tài)”與貓的“死-活疊加態(tài)”聯(lián)系在一起,使量子力學(xué)的微觀不確定性變?yōu)楹暧^不確定性;微觀的混沌變?yōu)楹暧^的荒謬——貓要么死了,要么活著,兩者必居其一,不可能同時既死又活!難怪英國著名科學(xué)家霍金聽到薛定諤貓佯謬時說:“
我去拿槍來把貓打死!”
薛定諤貓佯謬實(shí)際上提出了一個十分重要的問題:什么是量子力學(xué)的觀測?觀察或測量都與人的主觀有關(guān),而人在箱外,所以必須打開箱子才能決定貓的死活。誰都知道箱中貓的死活是由鈾的衰變決定的——衰變前貓
是活的,衰變后貓就死了,這與是否有人打開箱子進(jìn)行觀察毫不相干。所以毛病出在觀測的主觀性上,應(yīng)該朝這個方向?qū)じ康?。 微觀的觀測與宏觀的觀測有所不同。宏觀的觀測對被觀測對象沒有什么影響。俗話說:“看一眼總行吧。”意思是對所看之物并無影響,用不著擔(dān)心。微觀的觀測對被觀測對象有影響,會引起變化。以觀測電子為例,要用光照才能看見,光的最小單位光子的能量雖小但不是零,光子照到被觀測的電子上,對電子的影響很大。所以,在微觀世界中看一眼也會惹禍!
量子力學(xué)認(rèn)為,觀測的結(jié)果使得被觀測對象的狀態(tài)改變了:一個確定態(tài)從原先不確定的疊加態(tài)中蹦了出來。再追究下去,觀測無非是觀測手段(如光子)與被觀測對象(如電子)之間的一種相互作用,這種相互作用并不一定與觀測者聯(lián)系起來,后者可以用檢測器之類的儀器代替。經(jīng)過幾十年的探索,物理學(xué)家終于認(rèn)識到:在由疊加態(tài)到確定態(tài)的轉(zhuǎn)變中,觀測曾經(jīng)扮演的角色應(yīng)該以相互作用來代替,這樣不僅更普遍而且更客觀。具體到薛定諤貓佯謬,就能將人的主觀因素完全排除——貓的死活不是由人開箱看貓一眼所決定的?! 〉?,箱中貓的“死-活疊加態(tài)”究竟是怎么一回事呢?
物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué),一切要由實(shí)驗(yàn)來判定。較早的一批關(guān)于“薛定諤貓”的實(shí)驗(yàn)[3,4]是將處于疊加態(tài)的單個原子或分子從周圍環(huán)境中孤立起來,然后以可控制的方法使之相互作用,以觀察其變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn),關(guān)鍵在于環(huán)境的相互作用,它導(dǎo)致原先的量子疊加態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)典的確定態(tài)。但是將這些實(shí)驗(yàn)對象當(dāng)作薛定諤貓是一種極度的簡化,單個原子或分子與薛定諤貓相去何止十萬八千里?! ?/p>
這次《自然》報道的實(shí)驗(yàn)[5]與上述那些實(shí)驗(yàn)不同。紐約州立大學(xué)石溪分校弗里德曼(J. R.Friedman)等人拿來做實(shí)驗(yàn)的“薛定諤貓”不是單個粒子,而是在接近絕對零度的超導(dǎo)體環(huán)形電路中由幾十億對電子構(gòu)成的超導(dǎo)流。實(shí)驗(yàn)證明,這種由大量粒子構(gòu)成的宏觀量子系統(tǒng)也可以處于疊加態(tài)——相當(dāng)于薛定諤貓的“死-活疊加態(tài)”。幾十億對電子構(gòu)成的超導(dǎo)流當(dāng)然還不能與幾億億億個原子構(gòu)成的貓相比,但較之單個原子分子畢竟前進(jìn)了一大步。所以有人驚呼:“薛定諤貓變胖了!”
下一步是否拿一只真的貓來做實(shí)驗(yàn)?zāi)??不可能!首先是無法將之與周圍環(huán)境隔離——置于真空中的貓馬上會死掉。其次,與接近絕對零度的超導(dǎo)流不同,常溫下的貓根本不是宏觀量子系統(tǒng),何來疊加態(tài)?而且也沒有必要做這樣的實(shí)驗(yàn),物理學(xué)家根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對薛定諤貓為什么不可能有“死-活疊加態(tài)”已能作出符合量子力學(xué)的解釋。 讀者會說:“不就是一只假想的貓嗎,讓霍金開槍打死不就完了。”事情并非那么簡單,否則許多物理學(xué)大師就不會那么孜孜以求了。薛定諤貓佯謬衍生出更深刻的問題:大量原子、分子所構(gòu)成的生物與這些微觀粒子遵從的量子力學(xué)規(guī)律之間的關(guān)系究竟是什么?這不僅是重要的理論問題,而且具有實(shí)際意義。例如,自我意識的機(jī)制至今仍然是未解之謎,有人認(rèn)為可能與量子力學(xué)或者更深層次的微觀規(guī)律有關(guān)。再如思維過程中的“頓悟”,會不會與前述之“一個確定態(tài)就從原先不確定的疊加態(tài)中蹦了出來”有關(guān)呢?可能有關(guān)的還有:生命的起源、物種的變異、光合作用的機(jī)制……如此等等??傊拿孛芎退季S的奧妙不可能與量子力學(xué)的規(guī)律無關(guān)。這就難怪薛定諤后來轉(zhuǎn)而對生命科學(xué)很感興趣了。1946年他寫出了著名的《生命是什么》一書,提出了一些很有創(chuàng)見的觀點(diǎn)。遺憾的是,在他有生之年,那可憐的箱中之貓依然生死不明。
(這只著名的貓貓……就是半生不死的貓,暗指自己的心緒在真實(shí)和虛無之間搖擺。)
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