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读《宝宝的物理学》有感(下)

已有 1422 次阅读 2022-7-26 09:17 |系统分类:观点评述

        量子力学的底层逻辑是基于“概率”二字的,所包含的概念和逻辑就更加诡异。比如爱因斯坦和德布罗意提出的一切物质既是粒子又是波(波粒二象性),薛定谔构思出的既死又活的猫(量子态叠加),海森堡为了怼薛定谔发现的不确定性原理,冯•诺依曼和玻恩的波包依概率塌缩,EPR佯谬预示的量子纠缠,费曼和狄拉克改造的最小作用量原理量子力学版本——路径积分……

        我们的直觉主要来自于日常经验,而日常经验从物理学的角度说白了也就只是力学、热力学、电磁学和光学而已,即宏观低速的世界,从尺度上来说大约是10^(-6)米到10^3米之间,仅仅横跨了9个数量级而已。狭义相对论描绘的是接近于光速运动的世界,而广义相对论描绘的是大质量、大尺度的宇观世界,量子力学描绘的是小尺度的微观世界。从尺度上看大约从普朗克长度10^(-35)米到可见宇宙的直径930亿光年(将近10^27米),所横跨的数量级是极大的,大约62个数量级。因此我们希望凭借在不超过9个数量级的尺度下建立的直觉,理解其它53个数量级尺度下的物理规律,自然会感到困惑与不解。

        那如何破局,如何解惑呢?不同的人自然有不同的方法。成年人已经习惯于日常经验所建立的直觉,只有通过反复的学习、理解,或者说迫使自己习惯于相对论和量子力学的思维方式,这虽然可以在理论体系的把握、技术细节的推导以及理论技术的应用都有所建树,但要从最底层的逻辑上去开疆拓土也并不是一件容易的事。

        对于少年乃至儿童可以一开始就凭借相对论和量子力学建立直觉,这样也许可以避免基于经典物理的日常经验的影响。就像大变革时代的爱因斯坦因为逃课未被经典物理充分洗脑,贵族出身的德布罗意以历史学本科生的基础转行物理学,只对物理抱有最原生态的哲学思考,高中毕业生海森堡在索末菲的支持下跳过本科学习,直接参与人才特别快车。

        还有一种策略是在心智未完全成熟之前避免触碰某些领域,以免当时错误的理解影响日后的真正需要顿悟的时刻。就像美国本科不设法律专业,张无忌年少时不让其接触高深武功。



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