量子力學和相對論,可以算是目前人類科學的最高成就,而且它對人類世界的影響,並不限于科學層面。它的一些實驗有違反因果論的嫌疑,以至引起了哲學、宗教界的高度關注(我甚至聽過神父、傳教士談論量子力學)。
然而量子力學"水很深",不是一般人能涉足的。我大學讀的就是物理,但至今也不敢寫關于量子力學的文章,因為自己都是一知半解。可偏偏網上就有一堆外行喜歡討論量子力學,討論也就罷了,有些人還擺出一副權威的面孔,說些牛頭不對馬嘴的理論"教育"別人。
這些人中,從沒受過高等教育的人,到非物理專業的大學教授都有,有些還是工科教授(我見過許多科學理論很糟糕的工科生),反而很少見到正統物理系出身的人談論這個話題,實在令人啼笑皆非。
量子力學有多難懂呢?我舉個例子:當年愛因斯坦發表相對論後,有人說,地球上能懂的不超過三個。而愛因斯坦本人,到死也沒完全理解量子力學。
所以我勸那些不是物理系出身的人,在談論量子力學的時候,不要企圖用自己的理解推出什麼可靠的結論,更不要把自己當作權威,最好不要以為自己理解了量子力學,除非去讀一個理論物理博士,至少碩士吧?等你讀完,或許反而不知道說什麼好了。
之前說了,我從來不敢在量子力學上長篇大論,但作為一個物理系出身的菜鳥,對一些外行言論中明顯的錯誤還是可以糾正一下的,畢竟我再怎麼菜也是"業內人士",雖不能和專家比,但指正一下外行是沒問題的。
鑒別外行的要點如下:
1)把不确定原理說成測不準原理
這個原理最初是叫測不準原理,但後來發現,不是測不準,而是微觀粒子本身就有不确定性,你的儀器再先進也是沒用的,所以就改名為"不确定性原理"。
比如有文章說:測量會影響粒子的行為(這句沒什麼問題),因為你要觀察粒子,勢必要用光子或電子等東西接觸它,這就對它產生了影響,導致無法預知的後果(這幾句就是外行了)。
以雙縫實驗為例,科學家已設計出不少新的實驗,在完全不影響粒子經過雙縫的情況下(例如在粒子通過雙縫後,觀察它的偏振來确定經過哪條縫),還是導致了相同的後果。所以才認為粒子本身就具有不确定性,而不是測量儀器不夠準。這個例子不太合適,但我一時想不到更好的,只得用它了。
2)把電子自旋解釋成電子在自轉
和前述相同,科學家最初也假設電子是自轉的,像地球一樣。但後續的研究已經發現,電子並不存在自轉這種東西(電子本身是不是個東西都難說),只是這個詞已經說順口了,又找不到更合適的詞來形容(可能永遠也找不到),只能繼續用了。
所以,如果有人說:電子自旋就是電子繞著自己的軸在轉動(或類似的話),就可以肯定:這個人根本不懂量子力學。他接下來再說什麼就不用理會了。
下面這個圖就是錯誤的典範:http://n.sinaimg.cn/sinacn10115/567/w344h223/20200115/2bc6-imztzhp1740441.jpg
3)認為電子在原子核外做圓周運動
說到這里我都想笑了,這個錯誤和前兩個一樣,也是科學家犯過,但後來糾正了的錯誤。但恐怕只有學物理和化學的人才知道。
雖然高中化學就提到"電子雲"的概念(目前來說,這個比較接近事實),但原子的太陽系模型因為太好理解,一直深入民心。我相信,如果讓全世界人民投票選擇哪個理論是錯誤的,百分之八九十都會選電子雲。
所以我不認為民主制度的優點是一人一票,而應該是人人平等、言論自由、學術自由,如果再加上科學的邏輯和方法就更好了。
電子決不是繞著原子核做圓周運動,也不是橢圓,它根本就沒有軌跡的。以我粗淺的理解,它大概就是概率波,彌漫在原子核周圍。
很糟糕的是,一些物理教科書還有這樣的習題:"......一個電子繞核做圓周運動,速度v,......求軌道半徑。"說得電子好像真的在做圓周運動似的,竊以為這是對學生的嚴重誤導。
順便說一下,下面這個人見人愛的原子圖(原子的行星模型)是錯的: