量子理论,我给起了个别名,叫“比较难学”。刚开始我觉得是里面需要理解的概念太多,后来发现不是这么回事,还是原来的观念难改变。

比方说,我们小时候学的物理,讲到原子结构的时候,就会讲原子核在中间,电子围着原子核转啊转的。但量子力学里,电子不是转的,而是在原子核周围随机出现,或者在A点,或者在B点,或者在其他什么点。它到底在哪儿,只能用概率来描述。我刚看到这里的时候那是真转不过弯来,这么不确定的事儿,那还是科学吗?就拿概率说事,一不是一,二也不是二,太不负责了吧。

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不同时代对原子的理解,主要体现在电子的运动方式上。最右为随机出现的电子形成电子云,颜色深处即为电子出现概率大的地方。

后来看文章,发现不仅是我没转过弯来,连爱因斯坦和薛定谔,一开始也没转过弯来。这俩脑子多聪明啊,又是好哥们儿,但经常在一起吐槽量子力学里面讲到的叠加状态——一个东西,怎么可能既是这样,又是那样呢?一个电子,怎么可以既在这里,又在那里呢?所以薛定谔设计了一个“薛定谔的猫”,是用来讽刺量子学说的,爱因斯坦也对这个设计极其赞赏。一只猫,怎么可能既是死的,又是活的?死和活,应该是非此即彼呀。好多书里说薛定谔的猫是在解释量子学说,不是,他是在搞反讽。

但世界就是这个样子,既有可能是此,也有可能是彼。人也一样,一副立场鲜明的样子,看得久了,就会发现他就是他反对的那种人(比如川普)。

我是怎么想明白这件事情的呢?刚开始玩微信,没经验啊,只要是美女头像的加我,我都通过。通过了就开始套路我,要么卖东西,要么就不说话,一沉默好几个月,就像是在那里盯着我。我就想,这头像后面是丑女还是美女?或者是女的还是男的?是人还是机器?是售货机的还是监视器?这不就是概率问题嘛,对于我而言,它们就是个叠加状态。事情就是这样,看上去和物理完全不搭边,但一下子就想通了。

一高兴,我就把她们(他们或它们)全删了。

学会了用这个方式思考问题,感觉世界有趣了许多。比如胡编是真傻还是假傻?金胖是病了还是没病?川普拜登谁会嬴选举?你聊的网友是不是真像照片一样好看?……我们可以通过获取各种信息,去判断其中的概率。知道概率也就够了,让你说破,搞成量子坍塌,你有把握么?上次是谁押宝希拉里,最后灰头土脸的?好尴尬呀。

我喜欢看足球,比赛结束了,分析文章经常放出个热图来。所谓热图,就是某球星出现在球场哪个地方多,他去得越多的地方,颜色就越亮。就是个概率图。你在电视里看他满场飞奔,哪儿都有他,但那只是表面观感,他还是有侧重的。所以下一个对手看到这个热图,就会有针对性地对该球星布防。这说明概率还是有用的。

2020年8月15日欧冠比赛,拜仁8:2狂胜巴萨。图为网传巴萨前锋苏亚雷斯全场活动热图。他活动的区域集中在中圈——净在那里开球了。

N年前,曾经在小吊梨汤向一位科学家当面请教过,他说,以后但凡组织要实施一项政策,可以在超级计算机里输入城市中所有人的信息,算出人群各种反馈的概率,选择概率最高的几种,做针对性的应对布置。这样就有备无患,一步一步算,永远占据主动。之所以还没这么做,主要是因为个人信息收集得还不够多,而且电脑的计算能力还没有这么强。不过,也是迟早的事。

这些年过去,估计这两个条件基本上都实现了。至于办法实行没实行,就不好说了。要我看,不用细算,我们这群人的脾性已经被摸透了,对自己利益被侵占的事情,两手一摊,逆来顺受,连哼都懒得哼了,概率极大。

学习科学,其实就是刷新世界观。这个世界永远和我们知道的不一样。

曾经,大家都觉得牛顿是牛人,牛顿经典物理学带来了很多技术革命。可1859年,巴黎天文台发现,用牛顿平方反比定律算水星的轨道不对。刚开始大家一点都没有怀疑牛顿,都觉得水星肯定受到了额外的引力,它附近有一颗人们还没发现的行星,这颗隐身的行星还被命名叫火神星。可找了将近三十年,火神星也没找到。这时候,人们开始觉得,出问题的是牛顿。

又过了二十五年,爱因斯坦发现是弯曲的时空让太阳的引力拽着水星轨道发生了变化,相对论可以很精确地解释水星轨道是怎么回事。据说爱因斯坦为此兴奋异常,甚至患上了心悸。

1933年,加州理工学院的天体物理学家观察后发星系团的时候,又觉得不对劲。根据观测和计算,这个星系团中星系相对运动速度巨快,这么快的速度,势必导致星系之间的引力无法将它们束缚在一起,按理说,它们应该四分五裂,烟消云散。

可是并没有。后发星系团还好好地在那里。

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约公元前243年,埃及法老托勒密三世远征叙利亚,王后将头发剪下献于神庙,祈祷丈夫平安归来。第二天头发失踪,传言被女神摄到天上,形成后发座。

事出反常必有妖。科学家做出了推测:后发星系团里一定有引力很强的暗物质,把星系们牢牢拴在一起。

过了四十年,暗物质终于被确认了,不仅后发星系团有,全宇宙都有,其数量远远超过我们可以看到的普通物质。它由一种人类不认识的基本粒子构成,现在很多科学家都在探测这种粒子。

1998年,美国和澳大利亚的两个研究小组在观察超新星爆发的时候,几乎同时发现了问题——它们的光比计算出的结果要弱。这说明它们比计算的距离更遥远,说明宇宙膨胀的速度在加快。这又不对了,因为此前大家都认为,宇宙降温了,形成的天体又有引力牵制,膨胀速度应该减慢呀。科学家们用不同的方法观测计算,没错,就是在加快。

既然超新星没错,那错的就是爱因斯坦,或者,又有什么不知道的东西了?如果爱因斯坦的相对论错了,那谁能说出对的来?如果相对论也是对的,那不知道的东西是什么?

目前,科学家们倾向于继续信任相对论。他们把这种不知道的物质命名为暗能量,到现在为止,还在研究中。

就在上个星期,我还以为宇宙里除了地球,还没有地外生命被发现。没想到啊,前两天麻省理工和曼彻斯特大学等几个学校的团队,发现了金星大气层中含有磷化氢。这是啥东西?对人来说绝对是危险品,会爆炸,还能让人中毒,有股子蒜味儿,但对于厌氧微生物来说,就如同人的氧气。它一直被科学家视为“生物标志”。

科学家手持磷化氢分子模型。

其实,在其他行星,包括系外行星的大气层里,也发现了磷化氢。只不过科学家们一直不敢相信有地外微生物存在。在反反复复验证了N多次又磨叽了6个月后,这回他们终于鼓起勇气发表论文了。“这是一件大事,明确了我们在地球以外发现了生命的存在”。

有没有一种感觉,就是现在这个世界和我们以前的世界完全不同?其实世界还是那个世界,宇宙还是那个宇宙,是我们知道的多了,知道的一多,感受却变化了。

最开始,我们认为世界是由风雨雷电和山石呵护组成的,后来,则把它们归源于金木水火土。

后来又发现,世间万物,都是分子组成的,而分子由原子架构。之所以呈现出不同形态,是因为架构的方式不同。接下来穷根溯源,发现了更小的粒子,发现了在普朗克尺度(10的负35次方米)下,粒子们汹涌澎湃,形成了量子涨落,甚至推算出粒子就是波,或者既是波,又是粒子,这叫波粒二象性。

弦理论认为,粒子就是弦的振动构成的,不同振动方式形成不同的粒子。这是一个拥有额外维度的空间(卡拉维-丘成桐空间)里的粒子想象模型。

要是单说地球上的事情,牛顿的理论差不多就够了,但要说星系、宇宙,就得用相对论,而到了普朗克的微观尺度,必须量子理论,而量子理论,又可以解释奇点、宇宙大爆炸、星系的形成。

不单是微小的粒子,所有的东西都有涨落,而且是随机的涨落。只不过在微观尺度,涨落的幅度显得很大,到了我们人之间,涨落就显得很小,一个40公斤重的物体,其位置的随机涨落幅度,只有原子大小的百亿分之一。这么小的涨落,人肯定感受不到,而且在日常行为里,完全可以忽略不计。

不过想想也挺有意思,一大群人坐在电影院里看电影,大家的位置都随机变来变去的……或者一大群人挤在地铁车厢里,大家随机变来变去……你是男是女?是正是邪?

但要是到了高维世界,也就是超体里,估计现在所有的理论都会失效。那个地方,粒子不一样,力不一样,生物也应该完全不一样。对人类来讲,完全未知,但也可以任意想象。我觉得,那些把外星人想象得和人相近的电影,如《星球大战》、《黑衣人》什么的,都是脑洞还没打开。它们没准只是一串数字呢,也许坐在你对面,你根本就瞧不见。

要我说,它们大概率是人面蛇身的。因为上古的人们经常见到。

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一个高维(比我们多一维)空间里的正方体,打开后就是这个样子。

学习了科学(皮毛),我立刻感觉到这个世界呈现出的叠加态是完全可以理解的。它可以是现代化的互联网世界,也可以是暴力的、权威的、居高临下的、欺负群众的世界;可以喝酒撩妹网购旅游,也可以996和712;你的财富可以是你的,也可以是公私合营的,也可以是别人的。你又是主人翁,又是韭菜;你又是接班人,又是加班人;你可以一边嘴硬,一边就跪了……没错,大家就是薛定谔的猫,是活的,也是死的。

就这么回事,还能怎样?

参考资料:

两个质子:“薛定谔的猫”诞生始末:薛定谔与爱因斯坦抨击量子力学的工具

cnbeta.com:科学家认为系外行星中的磷化氢可能是外星生命的标志

NASA爱好者:科学家们可能在金星大气层中发现首个地外生命存在的证据

科普中国:这六个问题,让物理学家寝食难安

丽莎·兰道尔:叩响天堂之门

基普·索恩:星际穿越

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