閱讀時(shí)間:2016年4月8日痕囱,21:00-22:00,1小時(shí)暴匠;
閱讀書本:《量子宇宙》鞍恢,作者:【英】布萊恩·考克思、杰夫·福修每窖;重慶出版集團(tuán)帮掉,重慶出版社P1-P22;
閱讀目標(biāo):了解有關(guān)量子力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)窒典,提高我的物理學(xué)認(rèn)知
閱讀方法:細(xì)讀
閱讀感想:
今天狀態(tài)不佳蟆炊,僅閱讀了兩個(gè)小節(jié)。
本書與之前閱讀的《上帝擲骰子嗎》都是為了閱讀霍金的《時(shí)間簡史》作些鋪墊瀑志,我希望了解得更多以后再詳細(xì)閱讀霍金的經(jīng)典作品涩搓。
從僅閱的兩小節(jié)中即可看出作者力求將復(fù)雜的物理學(xué)知識(shí)寫得通俗易懂,且不能再簡單劈猪。當(dāng)然昧甘,即便如此,對(duì)于完全外行的我來說战得,仍需要花一些腦力充边、精力去讀懂它。
閱讀筆記:
導(dǎo)言:
這本書是為感興趣的外行們解釋量子物理學(xué)的相關(guān)問題而寫的常侦。
本書的核心論點(diǎn)是浇冰,沒有必要用隱晦艱深的方式看待量子力學(xué),它是一個(gè)簡單易懂的理論聋亡,只要你理解量子力學(xué)肘习,就能對(duì)自然界做出預(yù)測。
如果你對(duì)解開量子物理學(xué)的密碼感興趣坡倔,它是一個(gè)不錯(cuò)的起點(diǎn)漂佩,在學(xué)者的陪同下,作一次奇妙的量子宇宙之旅致讥。
第一章仅仆,奇怪的事情正在發(fā)生
對(duì)物理學(xué)家來說,量子力學(xué)是支持我們認(rèn)識(shí)大自然的三大支柱之一垢袱,其他兩個(gè)是愛因斯坦的狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論墓拜。
愛因斯坦的理論處理空間和時(shí)間的性質(zhì)與引力;
量子力學(xué)處理除此之外的一切请契。
一切現(xiàn)象實(shí)際上是以極小粒子的量子物理為基礎(chǔ)的咳榜。
這些粒子組合在一起可以捕捉太陽發(fā)出的光線夏醉,并把這個(gè)能量轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的內(nèi)部。
我們發(fā)現(xiàn)這些東西正是原子的集合涌韩,并且各種各樣的原子僅由3種粒子構(gòu)成:電子畔柔、質(zhì)子和中子。
我們還發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子本身是由更小的稱為夸克的實(shí)體組成的臣樱。支撐所有這一切的是量子理論靶擦。
將世界,包括人類在內(nèi)的巨大的復(fù)雜性簡化為描述一些微小的亞原子粒子的行為雇毫,和作用在它們之間的4種力玄捕。
4種力中的3種力已經(jīng)得到最好的描述:(1)在原子核內(nèi)部深處運(yùn)行的強(qiáng)核力(2)和弱核力,和(3)將原子與分子黏在一起的電磁力棚放,都是量子理論給出的枚粘。(4)只有萬有引力,這個(gè)最弱的卻為我們最熟悉的力飘蚯,目前還沒有滿意的量子理論描述馍迄。
4種力:強(qiáng)核力、弱核力局骤、電磁力攀圈、萬有引力。
1926年庄涡,光量子被命名為“光子”量承。光的行為既是波,也是粒子穴店。這標(biāo)志著經(jīng)典物理的結(jié)束和量子理論的開始。
第二章拿穴,分身術(shù)(同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)地方)
預(yù)測一個(gè)特定的原子何時(shí)會(huì)衰變是完全不可能的泣洞。放射性衰變是科學(xué)第一次遇到大自然玩擲骰子的游戲。
原子的大部分空間是空的默色。如果你想象把一個(gè)原子核擴(kuò)大到網(wǎng)球的大小球凰,那么小小的電子會(huì)小于一粒塵埃,它的軌道在距離網(wǎng)球一公里處腿宰。
盧瑟福的太陽系原子給波爾提供了需要的線索呕诉,并且在1913年玻爾發(fā)表了第一篇原子結(jié)構(gòu)的量子理論文章。電子只能采取圍繞原子核的一定軌道運(yùn)行吃度,能級(jí)最低的軌道最靠近核心甩挫。他還說,電子能夠在這些軌道之間躍遷椿每。
玻爾的原子模型伊者,說明當(dāng)一個(gè)電子從一個(gè)軌道向下跳落到另一個(gè)軌道時(shí)發(fā)射一個(gè)光子英遭。
如果假設(shè)每個(gè)元素的原子都有唯一一組軌道,那么它們永遠(yuǎn)只能發(fā)出某些顏色的光亦渗。因此挖诸,一個(gè)原子發(fā)出顏色的行為就好像指紋。
總起來說法精,在普朗克多律、愛因斯坦引入光是粒子構(gòu)成的想法之后,由麥克斯韋證明光還表現(xiàn)得像波搂蜓。盧瑟福和玻爾是引導(dǎo)了解原子結(jié)構(gòu)的先驅(qū)菱涤,但原子內(nèi)部電子的行為與任何已知的理論不符合。
海森堡說洛勉,量子理論的工作應(yīng)直接預(yù)測可觀察的事物粘秆,如氫原子發(fā)出的光的顏色。不應(yīng)當(dāng)指望提供一種令人滿意的原子內(nèi)部運(yùn)作的內(nèi)心圖片收毫,因?yàn)檫@不是必須的攻走,甚至可能是不可能的。
牛頓定律此再,在許多情況下成立昔搂,但當(dāng)他們描述量子現(xiàn)象時(shí),就完全失效输拇。量子理論的定律取代牛頓定律摘符,能夠更準(zhǔn)確地描述世界。
G是非常重要的數(shù)值策吠,叫做“牛頓萬有引力常數(shù)”逛裤,它解釋萬有引力強(qiáng)度。如果G加倍猴抹,力就加倍带族,蘋果向地面下落的加速度速率加倍。因此蟀给,它描述了我們宇宙的基本屬性之一蝙砌,如果它取不同的數(shù)值,我們將生活在完全不同的宇宙中跋理。
牛頓的三個(gè)運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律择克,是理解在萬有引力存在下運(yùn)動(dòng)所需要的一切。僅僅這幾個(gè)定律就能變戲法和使我們理解在太陽系中行星的軌道前普。
牛頓定律為我們提供了一個(gè)非常直觀的世界描述肚邢,使我們能夠精確地預(yù)測物體怎樣到處移動(dòng)。
牛頓定律是建立在直覺上的汁政,就基礎(chǔ)物理學(xué)而言道偷,就好像是建筑在沙灘上的一棟房子缀旁。
雙縫實(shí)驗(yàn),電子的行為也不完全像一個(gè)規(guī)則的波勺鸦,因?yàn)闂l紋圖案不是由一些光滑的能量沉積的結(jié)果產(chǎn)生的并巍;而是由許多微小的點(diǎn)產(chǎn)生的。
我們應(yīng)該說换途,我們要建立的解釋雙縫實(shí)驗(yàn)的粒子的量子理論懊渡,最后證明將也能解釋原子的穩(wěn)定性、由化學(xué)元素發(fā)出的彩色光線军拟、放射性衰變剃执,以及所有在19世紀(jì)20世紀(jì)初使科學(xué)家困惑的諸多謎團(tuán)。
在現(xiàn)實(shí)中懈息,量子物理學(xué)走上舞臺(tái)和拯救世界肾档。
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