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01熵3周前
探寻新定律- 内容总结: 费曼探讨了人类与自然的关系定位,而非物理定律本身的本质。他首先列出已知的基本粒子:电子、质子、中子、光子、引力子、中微子及其反粒子,指出这些粒子足以解释所有低能现象和常见物理现象,包括生命活动和恒星能量。但他强调原子核内的强相互作用力仍是未解之谜。 为研究核力,科学家通过高能碰撞实验意外发现了48种新粒子,加上μ介子等"垃圾"粒子,使问题复杂化。这些粒子存在近似对称性,如质子与中子在强核力下不可区分,但这种对称性在电磁力下不成立。科学家正通过类似门捷列夫周期表的方式对这些粒子进行分类整理,但这只是探索真正定律前的权宜之计。 费曼指出当前理论存在深层矛盾:量子力学、相对论、局域性等原理叠加后会导致计算结果无穷大,虽可用技巧掩盖,但根本问题未解。他详细阐述了科学发现的方法论:猜想→计算推论→实验验证,强调"与实验不符即为错"是科学核心,但永远无法证明理论绝对正确,只能证伪。实验往往被动等待理论,但优秀的实验者会主动探索未知领域。 回顾科学史,牛顿通过整合高度吻合实验的构想发现定律;麦克斯韦通过修正电学定律的矛盾添加新项;相对论源于对对称性的思考;量子力学则通过两种独立路径(薛定谔的方程猜想与海森堡的可测量量分析)解决实验悖论。但当前困境在于所有已知方法都已尝试却停滞不前,下一次突破需要全新路径。 费曼讨论了科学哲学:不可测量概念在理论中允许存在,只要计算结果可验证;必须将理论延伸到已验证范围外才能做出预测;明确可证伪的假设才是科学价值所在。他提出个人猜测:空间连续性可能是错误的,简单几何概念延伸到无限小空间有问题;自然本质可能是不对称的,只是现实复杂性使其看起来近似对称。 关于理论等价性,他指出数学等价的理论在心理上不等价,不同表述能激发不同猜测思路。他惊讶于数学这种抽象规则能预测自然行为。最后他预见科学探索终将结束:要么穷尽所有定律,要么实验越来越难、进展越来越缓慢。他认为生活在仍有新发现的时代是幸运的,这种发现基本定律的兴奋感终将消退,但自然的简洁性与极致之美将永存。 #费曼 #牛顿 #麦克斯韦#爱因斯坦
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袁岚峰3月前
量子不是粒子,更不是不可分割的最小粒子 近年来,“量子”(quantum)成了最热的科技术语之一。然而在量子大热的同时,大多数人对它的理解是一团模糊。最容易产生的想法是:我听说过电子(electron)、质子(proton)、中子(neutron)等粒子,那么量子也是一种粒子喽?然后很多人立刻就会来问我:它跟电子、质子、中子相比是大是小? 每当有人这么来问我,我都会立刻告诉他们,这种想法是完全错误的,量子并不是一种粒子。如果你理解这一点,你的知识水平就超过了90%的人。 那么量子究竟是什么呢?对它的正确理解可以分为两层:一,“量子化”(quantized)指的是不连续(discontinuous)的变化,即离散(discrete)变化;二,有个物理学理论叫做量子力学(quantum mechanics),量子科技指的是以量子力学为基础的科技。下面我们来解释一下。 首先,“量子化”这个词其实比“量子”容易理解。如果某个东西只能不连续地变化,也就是说离散地、跳跃地、台阶式地变化,我们就说它是量子化的。如果一个东西是量子化的,我们就把它的最小单元称为量子。所以对量子的准确定义是:离散变化的最小单元。 仔细来想想这话是什么意思。有什么东西只能不连续地变化?这样的例子其实有很多。例如前边我们已经提到了“台阶式的”,上台阶就是个明显的例子。上台阶的时候,你只能上一个台阶、两个台阶、三个台阶,而不可能上半个台阶。这就是量子化,上台阶时一个台阶就是一个量子。 又如统计人数,一个房间里有多少人?可能有一个人、两个人、三个人,但不可能出现半个人。这也是量子化,统计人数时一个人就是一个量子。 又如电影院的座位,你可能坐在5号座或6号座,但不可能坐在5.5号座,——因为不存在这个座位。这也是量子化,这时一个座位就是一个量子。 有人可能会问了,哈利·波特去霍格维茨魔法学校为什么走的是“九又四分之三月台”?——这正说明它是虚构作品嘛! 以上举的都是宏观世界的例子,而在微观世界,量子化就更加常见。实际上,量子化正是微观世界的一大本质。#知识前沿派对 #量子 #粒子 #量子化 #量子力学
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