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張朝陽:沒有量子力學的世界是一堆灰

2024-09-02科學
封面新聞記者 吳雨佳
9月1日,「【張朝陽的物理課】第三卷(量子力學)新書先發」活動在國家圖書館舉辦,其叢書系列正式被國家圖書館收藏。現場,搜狐創始人、董事局主席兼執行長、物理學博士張朝陽推導了第三卷新書亮點內容,深究量子力學的「裏程碑」議題之固體比熱。
談及物理課直播近三年,張朝陽認為遵循「一萬小時理論」很重要,「當你決定做一件事的時候,最重要的要堅持,長期堅持到一定程度,量變就會產生質變。」
談及新書的內容,張朝陽表示「量子力學在第一卷已經有所涉及,講述了基本量子力學的形成和發展過程,第三卷是對整個量子力學更高階的計算。」
其中,新書第三卷中的「聲子與固體比熱」章節便是量子力學中具有「裏程碑」意義的議題。隨後,張朝陽圍繞書中這一議題開展了詳細推導和計算,解析了固體比熱在低溫極限下的行為。
固體由原子或分子整齊排列構成,加熱時會吸熱並振動,固體利用這種振動將能量儲存起來。愛因史坦將晶格振動比作諧振子,首次解釋了為何低溫比熱趨近於零且絕對零度無法達到。但德拜發現愛因史坦模型在低溫下有缺陷,並對振動能階的色散關系進行了修正。張朝陽透過黑板上的能階圖解釋了德拜的改進:聲波能階間的空隙並非為固定常數,頻率低的聲波其對應的能階間隙也低,這使得固體在低溫時能更有效地將熱能轉換為內能,從而增大比熱。
現場,有學生問及網路熱梗「遇事不決,量子力學」,張朝陽解釋道,這句話反映了量子力學的廣泛套用。比如地球上的許多問題,材料特性、液氦的行為,甚至一些高科技探索計畫都與量子力學有關。他以近期波音公司因液氦泄漏導致任務推遲的新聞為例,太空梭的助推器需要用液氦降溫,這得益於氦在低溫常壓下可以保持液態,而氦不會在低溫下凝固就涉及到量子力學原理。
張朝陽指出,知識傳播方式正在經歷根本性變化。如今,許多科學研究不再局限於專業期刊,而是透過自媒體和短視訊進入大眾視野。「順應這一趨勢,任何人在某一方面有一技之長,堅持做下去你就會變得特別專業,也會成為網紅,成為這方面的專家。」
如何看待「薛丁格的貓」、「馬克士威妖」和「量子纏結」等玄學定義?張朝陽認為,當受眾真正理解科學本質時,會發現其中的樂趣遠超表面的神秘感。做科普應避免使用過度簡化或誇張的比喻,這樣會誤導大眾對科學產生誤解。因而他在物理直播中堅持用準確硬核的推導講解,形成了獨樹一幟的風格。