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用微信扫码二维码分享至好友和朋友圈亚里士多德：在无尽黑暗中，我似乎瞥见了一道奇异的光线。我怀疑这是通向一个未知世界的入口，可能存在着为我们所用的神秘力量。哥白尼：这光线看似神秘，但似乎并非为我们所用。第谷：我善于观察，并尝试从中发现更多的秘密。但遗憾的是，我没有足够强大的工具去追寻这光芒的源头。开普勒：依据第谷的观测数据，我揭示了行星运动的三大规律，揭开了那个世界的一角。伽利略：我发明了一种追光工具（伽利略望远镜），它让我看到了一个广阔的宇宙，我提出了一些理论来解释这个世界的奥秘。然而，开普勒曾试图借用伽利略的望远镜，却被拒绝。在一股愤怒之下，他设计出了更先进的开普勒式望远镜。尽管如此，他在有生之年都没有机会使用天文望远镜，这一情节实在令人扼腕。格雷戈里：我设想了一种全新的追光工具（反射式望远镜），但可惜我并不擅长磨制镜片。胡克：那就让我来磨吧。天文望远镜和显微镜，我都能制作。让我尝试解读这个奇妙的世界。牛顿：抱歉，我才是第一个制作出这种追光工具的人。站在前人的肩膀上，我探索了那个世界的奥秘，奠定了物理学的基础，并为自然科学确立了范式。为了更好地描述这个世界，我与其他科学家一同开辟了高等数学的领域。胡克虽然在1674年制作出了格雷戈里望远镜，但牛顿早在1668年就已经制作出世界上第一架反射式望远镜。胡克有许多重要发现，但总是恰好落后于别人。在宏观世界中，有牛顿的身影；在微观世界中，有列文虎克的影子。欧拉：是我们建立了数学体系，让物理学家们站得更高，看得更远。顺便提一下，我也曾担任物理学教授，还跟伯努利学过。伯努利：我只是把数学当作业余爱好，与牛顿大人相比自然相形见绌。富兰克林：我也是业余涉足物理领域，结果意外地起草了一份《独立宣言》。拉格朗日：那我就顺便做个物理学家，搭个桥吧。高斯：尽管人称我为数学王子，但我同样擅长物理学，绘制出了世界第一张地球磁场图。麦克斯韦：我将物理学与数学的桥梁变得更加坚实，并预言了电磁波的存在，还发现了光就是一种电磁波。赫兹：我证实了电磁波的存在，我的名字甚至成为了频率的单位。此外，我还与焦耳等人共同发现了热力学第一定律。法拉第：真巧，我也是。我发现了电磁感应现象，并因此成为了一个单位的名字。欧姆：我也要补充一句。库仑、瓦特、安培、焦耳等：我们也是！卡文迪许：为什么没有人提及我的名字？算了，我来给地球称个重吧。克劳修斯：我引入了熵的概念，与开尔文共同建立了热力学第二定律。他似乎也是个单位怪。阿伏伽德罗：我提出了分子的概念。道尔顿：我建立了原子理论。玻尔兹曼：我提出了玻尔兹曼熵公式，并从统计学的角度解释了热力学第二定律。开尔文：我们几乎发现了这个世界的所有奥秘，这个世界已近乎完美。然而，我们的头顶仍被两片乌云笼罩着。1900年4月27日，开尔文发表了题为“在热和光动力理论上空的十九世纪的乌云”的演讲。他说，动力学理论认为热和光都是运动的方式，现在这种理论的优美性和清晰性被两片乌云遮蔽得黯然失色了。洛伦兹：沿着麦克斯韦的思路，我在物理与数学之间搭建了更多的桥梁，这似乎与那两片乌云有关。庞加莱：洛伦兹搭建的桥似乎存在一些缺陷，我加以修补，使其更加完美。爱因斯坦：我预言了乌云背后的奥秘，并踏上了洛伦兹所建的桥，揭开了其中一片乌云，发现了宏观世界的秘密，将其用引力场方程描述。尽管我也揭开了另一片乌云的一角，发现它可能与微观世界有关，但由于与宏观世界相悖，我并不愿意承认它。波尔：无论你是否承认，我们哥本哈根学派将揭示另一片乌云背后的秘密。波尔：我发现一个实验能展示出物质的粒子性或波动性，但不能同时展示这两种性质。海森堡：我来总结一下，这就是不确定性原理：你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度。薛定谔：这个问题很简单，我的波函数就能表示！（抛出薛定谔方程）波尔、海森堡：但你仍然无法解释测量动作带来的粒子变化，我们坚信，测量动作导致波函数坍缩，原本的量子态概率地坍缩成一个测量所允许的量子态。（哥本哈根诠释）薛定谔：我的完美薛定谔方程怎么可能会坍缩！绝对不可能！你们一定弄错了！（物质不可能同时处在是和非的两种状态，然后再经过观察坍缩成一种状态。）爱因斯坦：没错，上帝不会掷骰子！（怎么可能出现坍缩，一定有一个未发现的连续过程）薛定谔：我支持爱因斯坦，用我的薛定谔的猫来反驳你们。自1954年杨振宁提出杨-米尔斯理论以来，他的地位在未来几十年里都将无法撼动。甚至有可能在未来几百年里，杨振宁仍然是后人教科书中最后一位物理学泰斗。只有最终建立真正的大统一理论的人，其理论框架超越标准模型之外，才有可能超越杨振宁的地位。杨振宁也是最长寿的物理学家之一，几乎无人能出其右。他的长寿，也许正是近现代物理学美好的一个缩影。近现代物理学的发展离不开一代代伟大科学家的探索与创新，他们在物理与数学的交汇处勇攀高峰，揭开了一个又一个奥秘。然而，科学的探索永无止境。未来还有无数的科学家将继续踏上前人的肩膀，揭开新的乌云，探寻更深的奥秘。在这个进程中，每一个科学家都扮演着重要的角色，他们在不断的挑战与突破中，为人类智慧的发展做出了不可磨灭的贡献。而我们作为科普的传播者，也将继续致力于传播这些伟大科学家的故事，激发更多人的科学热情，共同为科学的进步和人类的发展做出贡献。或许有一天，我们将迎来新的科学巨匠，他们将为我们揭开更多未知的秘密，带领人类走向更加辉煌的未来。在那个时候，我们将为他们的勇敢探索和杰出贡献而骄傲，因为他们让我们更加接近真理，为我们的世界带来了更多的光明与希望。从亚里士多德到牛顿，再到爱因斯坦和杨振宁，这是一部关于物理学家和数学家的传奇史诗。这群智者在追求真理的道路上，历经艰辛，为后世留下了宝贵的知识财富。他们的故事激发了一代又一代年轻人投身科学事业，为人类发展持续注入新的活力。然而，科学的探索永远不会停止。现今，新的挑战正等待着我们去迎接。暗物质、暗能量、多维宇宙等诸多未解之谜仍悬于天顶，它们无声地诉说着一个更加复杂、更加神秘的世界。面对这些挑战，我们需要勇敢地站在前人的肩膀上，以更高的眼界和更深的洞察力去探索和征服。特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.相关推荐热点推荐
2024-02-13 11:00:49
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专栏/光到底是粒子还是波？让物理学家头痛的波粒二象性到底是什么！2022年10月31日 14:54--浏览 ·
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--评论关于对光的认知史的略述：光到底是什么？早在2000多年以前，古希腊的哲学家就开始了对光的研究。他们昔日的观察日常生活中的光影，最终得出结论，光是由肉眼不可见的粒子构成的烛火一类的发光体，向四面八方发射“光粒子”，当他们碰到障碍就会被弹开。如果偶然进入人眼中，那人们看到的就是最后弹开它的东西。就这样过了一千年，没有人这一光的本质，但科学发展没有停下脚步，我们不再满足于肉眼可见的事情，开始探求微观世界的秘密。法国物理学家笛卡尔也开始了对光的研究。他认为光是一种脉冲，它依靠神秘物质“以太”引起扰动来传播，但是笛卡尔也没有明确证明光其实是一种波的看法，因为他没法在此基础上证明光的反射和折射现象。不过这一想法却是撼动了科学界，引发了长达200年的波粒之争。荷兰物理学家克里斯蒂安·惠更斯坚持笛卡尔的观点，他觉得光把能量传播给了以太微粒，让以太四处冲击，引起光的传播。所谓以太是古代哲学家提出的假想物质，用来解释类似光、声音一样的，我们可以感受却无法定论的物质，这种叫做“以太”的东西无处不在，充斥整个宇宙，惠更斯在以太的基础上成功解释了光的反射与折射，打破了盛行千年的为你学说同时代还有一位名震天下的科学家不同意这个观点，他就是牛顿，站在巨人肩膀上的牛顿坚信光是一种粒子，与波动学说一派开始了无穷无尽的争论。直到1802年，托马斯·杨用著名的双缝实验挑战了牛顿的权威。双缝实验很简单，就是拿一块挡板留出两条缝，让光通过挡板罩在后面的屏幕上。如果光真的是粒子，那毫无疑问屏幕上会出现两条明亮的光线，但结果让微粒学派大失所望，屏幕上出现了一系列光线，又明又暗。新理论关于电磁波的论述：电磁波是由互相垂直的电场与磁场，在空间中相互转换发射的震荡粒子波。电磁波类似于波动，但传递过程中并无形态意义上的波动，而是沿电场方向传递的（详细理论见《三元平衡定律》），是电场和磁场以类似于能量相互转换的形式，而形成的震荡，通过周期性震荡而形成的“类波粒子”（真实状态为，电场与磁场呈周期性转换的微观系统）。电磁波在一个波动频率中，电场由强变弱再由弱变强，呈周期性变化，变化电场周围会形成一个围绕它的磁场。当电场由强变弱时，围绕它的磁场则由弱变强，当电场由弱变强时，围绕它的磁场则由强变弱。除了电磁波（光）之外，宇宙中的一切波动现象、物体间相互作用都比必须遵循“三元平衡定律”。也就是说，宇宙中所有的波必然是一种“三元平衡系统”，但“三元平衡系统”不一定是波。而电磁波、电子波、基本粒子、包括普通物质等等，就是典型的“三元平衡系统”，却又不是真正意义上的波。只不过电磁波（光）是这类“三元平衡系统”中最基础的一类，电子波、基本粒子、物质等等，则是更加复杂的系统而已，因此这类“三元平衡系统”其实都具有“波粒二象性”。由于电磁波（光）是这类“三元平衡系统”中最基础的一种，所以其“波粒二象性”最明显罢了，而普通物质的“波粒二象性”最弱甚至难以被科学家发现而已。三元平衡定律：在一个系统内，两个非平衡状态趋向于平衡状态的过程，就是三元平衡的过程。在电磁波的三元平衡中，电场和磁场分别为两个非平衡因素，在电磁波中，电场和磁场的这两种能量的关系，类似于水波中在波峰和波谷位置的两种势能，在水波中波峰处的势能与波谷处的势能，呈周期性的相互转换，而最终形成水波。电场转化为磁场的过程和磁场转换为电场的过程，就是变化的磁场和变化的电场（能量转移或转换的过程），类似于水波中变化的动能（势能转移或转换的过程）。即在水波中相当于由波峰到波谷的向下的动能，和波谷到波峰向上的动能，动能大小与势能大小呈此消彼长的关系。在电磁波中的电场和磁场，就是一对以波动形式周期性相互转换的非平衡状态，这种以波的形式周期性相互转换的状态，就是非平衡趋于平衡的状态。所以电磁波其实就是电场与磁场的三元平衡状态，这是一种最基础的三元平衡状态，同样也是最基础的三元平衡系统。但是又由于电磁波并非是一般理解的波，即电磁波并非一般意义上的横波，也不是一般意义上的纵波。因为一般意义上，无论横波还是纵波都是一种机械波，机械波都是两种非平衡作用力形成的能量（包括势能和动能），交替转换形成的波。而这种通过非平衡作用力形成的波，往往都需要通过介质才能传递。而形成电磁波的两个非平衡因素，都与作用力形成的能量不同，而是电场和磁场本身，所以电磁波是通过电磁辐射传播的波，不需要通过某种介质来传递。图，电磁波的波动形态模型图，电场和磁场交替增强或减弱，二者的波动关系是一种相互转化的关系，变化互为因果。电磁波以粒子（微观系统）的形态传播，但是这种粒子又呈现周期性变化，磁场和电场周期性转换，使得电磁波呈现出波粒二象性。电磁波的传播方向和传递速度只和电场的方向有直接关系，和磁场的方向无直接关系，但磁场可以影响电磁波的传播方向。（关于电磁波的传递方向和传递速度的问题，在《三元平衡定律》一书中有详细的理论论述）。《三元平衡定律》下载：https://doi.org/10.5281/zenodo.4539809本文为我原创本文禁止转载或摘编目录------0}