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张朝阳:没有量子力学的世界是一堆灰

2024-09-02科学
封面新闻记者 吴雨佳
9月1日,「【张朝阳的物理课】第三卷(量子力学)新书首发」活动在国家图书馆举办,其丛书系列正式被国家图书馆收藏。现场,搜狐创始人、董事局主席兼首席执行官、物理学博士张朝阳推导了第三卷新书亮点内容,深究量子力学的「里程碑」议题之固体比热。
谈及物理课直播近三年,张朝阳认为遵循「一万小时理论」很重要,「当你决定做一件事的时候,最重要的要坚持,长期坚持到一定程度,量变就会产生质变。」
谈及新书的内容,张朝阳表示「量子力学在第一卷已经有所涉及,讲述了基本量子力学的形成和发展过程,第三卷是对整个量子力学更高阶的计算。」
其中,新书第三卷中的「声子与固体比热」章节便是量子力学中具有「里程碑」意义的议题。随后,张朝阳围绕书中这一议题开展了详细推导和计算,解析了固体比热在低温极限下的行为。
固体由原子或分子整齐排列构成,加热时会吸热并振动,固体利用这种振动将能量储存起来。爱因斯坦将晶格振动比作谐振子,首次解释了为何低温比热趋近于零且绝对零度无法达到。但德拜发现爱因斯坦模型在低温下有缺陷,并对振动能级的色散关系进行了修正。张朝阳通过黑板上的能级图解释了德拜的改进:声波能级间的空隙并非为固定常数,频率低的声波其对应的能级间隙也低,这使得固体在低温时能更有效地将热能转换为内能,从而增大比热。
现场,有学生问及网络热梗「遇事不决,量子力学」,张朝阳解释道,这句话反映了量子力学的广泛应用。比如地球上的许多问题,材料特性、液氦的行为,甚至一些高科技探索项目都与量子力学有关。他以近期波音公司因液氦泄漏导致任务推迟的新闻为例,航天飞机的助推器需要用液氦降温,这得益于氦在低温常压下可以保持液态,而氦不会在低温下凝固就涉及到量子力学原理。
张朝阳指出,知识传播方式正在经历根本性变化。如今,许多科学研究不再局限于专业期刊,而是通过自媒体和短视频进入大众视野。「顺应这一趋势,任何人在某一方面有一技之长,坚持做下去你就会变得特别专业,也会成为网红,成为这方面的专家。」
如何看待「薛定谔的猫」、「麦克斯韦妖」和「量子纠缠」等玄学定义?张朝阳认为,当受众真正理解科学本质时,会发现其中的乐趣远超表面的神秘感。做科普应避免使用过度简化或夸张的比喻,这样会误导大众对科学产生误解。因而他在物理直播中坚持用准确硬核的推导讲解,形成了独树一帜的风格。