“量子力學是物理學的一個重要分支,它解釋了微觀世界的規律,所有的物質構成都遵循這一基本規則。”12月31日晚上10點,搜狐創始人、董事局主席兼首席執行官、物理學博士張朝陽開啓2025跨年演講。他以普通人一天的經歷生動演繹了量子力學在生活和現代技術中的廣泛應用,連續3小時直播分享了現代物理學的支柱之一——量子力學,帶來一場別樣的科學跨年夜,搜狐視頻全程直播。
在張朝陽看來,理解了量子力學,就理解了物質的構成,也能夠看到我們在宇宙中的渺小。他感慨道,“我們要對人類的智慧感到驕傲,使我們擁有了智慧,擁有了思考能力,知道世界是如此的情況。”
普通人被量子力學“支配”的一天
去年首場跨年演講中,張朝陽就推導了廣義相對論。延續前一年的傳統,本次演講聚焦現代物理學的另一大支柱——量子力學。張朝陽以“生活在量子力學的世界裏”爲主題,結合普通人從早到晚的日常生活,展示了量子力學如何悄無聲息地滲透到我們周圍的每個細節。近三個小時的演講,張朝陽分享了原子的核外電子排布、躍遷發光、量子隧穿等27個物理知識點,帶領大家走進了一個無處不在、卻神祕莫測的微觀世界。
他舉例說,起牀後的第一件事可能是刷牙,而電動牙刷的刷毛由高分子材料構成,動力來源於鋰電池,鋰的最外層電子只有一個,這使它能夠輕鬆釋放電子,形成鋰離子在電池中高效地傳遞能量,進而爲各種電器提供動力。
“走出家門,路燈依舊明亮”,張朝陽指出,鈉燈的橘黃色光正是鈉的電子在3s和3p能級間躍遷的結果。來到早餐店,麪包的材料、咖啡豆和蔬菜的成長都離不開光合作用,這也是量子的過程。
事實上,量子力學早已滲透到大衆生活的方方面面。走進辦公室,空調中的工質通過氫鍵的反覆斷裂和重建調節溫度;電腦處理器內上億個晶體管和顯示屏中的LED燈板,都是量子力學能帶理論的直接產物。甚至人們每一句話的傳播速度,都受到了量子力學能量分立的影響;而每個思維的跳躍,都伴隨着成千上萬的鈣離子通過複雜的生化反應進入神經元。
傍晚走在大街上,感受氬氣等惰性氣體被電流點亮後形成的五彩霓虹燈光。而正在小酌的人會注意到紅酒的“掛壁”現象,這正是由於水分子通過氫鍵形成較強的表面張力所致。水中氫鍵的強度還限制了地球上樹木的高度——在蒸騰作用下,氫鍵形成的“鎖鏈”有助於抗衡引力,將水從根部輸送到樹冠。此時,遠方的天空中,電磁擾動下的氮氣和氧氣閃爍着紅綠色光與藍色光,這就是極光。
張朝陽解釋道,極光的產生源自地磁場對太陽風的屏蔽作用。一般磁場的形成與電流的運動密切相關,而鐵磁性的形成是深刻的量子力學現象。大量鐵原子聚集形成磁疇,一致排列的磁疇產生了宏觀的磁場。張朝陽提到,核磁共振(MRI)技術則是我們日常生活中與強磁場接觸的一個典型例子。核磁共振利用超導線圈產生比地磁場強三萬倍的磁場,通過分析氫核自旋變化進行成像,是目前最先進的醫學成像技術之一。
理解量子力學就理解了世界
在更廣闊的宇宙背景下,張朝陽提到,量子力學正在幫助人們破解宇宙的奧祕。通過光譜分析,科學家可以識別不同星體的元素,甚至通過譜線的紅移計算星體的遠離速度。從而揭示了宇宙正在膨脹。量子力學帶來的定量方法,是人類探索宇宙的關鍵工具。
張朝陽表示,正是量子力學,讓世界萬物以特定的結構和規律存在,塑造了這個世界周圍的一切,從水、空氣,到人類自己。演講期間當跨年鐘聲敲響之際,張朝陽爲大家送上新年寄語,他建議大家學點心理學能自我調節保持好心情,要每天運動、多喫蔬菜水果;同時要“折騰”做事情,尋找各種機會……
科技將推動人類一往無前
在演講的互動環節,張朝陽還與現場聽衆探討了當前科技領域的熱點問題,包括AI大模型、量子計算、生命科學以及室溫超導等。他表示,在量子力學和材料科學的前沿領域,新的一年有望迎來更多突破,這將爲人類社會帶來深遠的變革。
針對網絡上關於量子力學的“文化炒作”現象,張朝陽表示,希望今天的演講能給它迎頭痛擊。他強調,量子力學不僅是抽象的理論,而是通過嚴密的計算和實驗驗證的一套科學方法。
(文章來源:廣州日報)
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