如何用簡單易懂的語言來介紹量子物理?

太多人說大媽不懂這,不懂那。一切高深的科學拋去這麼多原理這麼多層層疊疊的知識,是不是可以歸結為這麼簡單的兩個問題:

1、 這個世界,宇宙,一切的「有」或者說「存在」到底是什麼?

2. 支配這宇宙一切物質(也許物質這個詞本身就沒有表明真相)的原理是什麼?

大媽懂吃飯,喝水,就能懂量子力學,不是大媽不懂,是你們不懂,或者說不足以懂到用一句簡單的話來表明量子力學的本質。 用大媽不懂基礎理論或者沒有理論基礎就說大媽不配懂或者不能懂都只能表明你們說不清而已。

大媽沒有足夠物理基礎,大家盡情地鄙視吧,真實想法是想找個一句話就能懂的捷徑什麼的。。。大家認真回答不用理大媽了。


我比較同意 @程嵩 寫的這個答案,但是我還是不建議跟大媽講量子力學。

我此前寫過幾個有關量子力學的回答,我始終強調先應該去接受量子力學的基本假設。

我覺得理解量子力學,當然可以去讀一些書,理解某幾個基本實驗(雙縫干涉,糾纏態),但是也可以直接從基本假設出發來理解,因為這也並不比理解牛頓定律更困難,反正大多數時候大媽也不懂牛頓定律。從基本假設的角度出發(以下所寫不能嚴格滿足與基本假設的一一對應關係),不用任何數學,我單獨寫個答案:

  1. 經典世界中的薩特曾經說過:「如果我不在家,我就在咖啡館;如果我不在咖啡館,我就在去咖啡館的路上。」假如有一個基本粒子,也叫薩特,薩特只能處在兩個狀態,一個狀態是位於 A 點(家裡),另一個狀態是位於 B 點(咖啡館)。經典的薩特從家裡取到咖啡館必須經過「去咖啡館的路」,並且,在某個時刻,有可能在家裡和咖啡館都無法找到薩特。但是量子薩特就不一樣了,跟經典薩特最大的不同就在於,量子薩特完全可以說自己「如果我不在家,我就在咖啡館。」量子薩特可以處在家裡,或者處於咖啡館,並且它甚至可以以一定的概率既處在家裡,又以一定概率處在咖啡館,但是就是不可能處在去咖啡館的路上( A 和 B 位置之間的狀態)。在量子力學的世界裡,我們雖然可以按照不同的概率對態進行疊加,進而可以產生出無數新的狀態,但是說到底,這些狀態都是由那些基本的狀態疊加起來的。測量會改變系統的狀態,例如把「測量」看成是「採訪」,雖然我們不知道量子薩特在某個時刻究竟在哪,但是你要是去測量(採訪)他,量子薩特只會在家裡或者咖啡館裡接受你的採訪。不過如果你一直老在測量這位量子薩特,把這些測量結果統計在一起,求這位量子薩特的「平均位置」,這時候你會發現,平均的來看,他似乎總是在「去咖啡館的路上」,經典世界跟量子世界於是聯繫了起來。
  2. 薩特還說過一句名言,「他人即是地獄」。因此我們還可以考慮用「地獄」作為另外一個可觀測量來描述量子薩特,但是在用這個物理量之前,我們得考慮一個問題:「地獄」跟「咖啡館」是不是一碼事。考慮到真實情況可能會很複雜,薩特在家中,如果有人拜訪,他也有一定的概率處在「地獄」,在咖啡館裡,如果他一個人靜靜坐著,也有一定的概率處在暫時沒有「他人」的狀態——這時候,情況就變得有意思起來了。甲先測量了處在量子薩特處在咖啡館的概率,這次測量已經改變了量子薩特的狀態,然後接下來再來測量他是不是處在「地獄」;而乙先考慮測量量子薩特是不是處在地獄,在測量改變了量子薩特的狀態後,再來測量他是不是在家。因為測量會改變系統的狀態,那麼按照不同的順序來進行測量的話,這兩次得到的結果有可能會是不一樣的。正由於這種差異存在,所以我們無法同時確定粒子的速度(動量)和位置,也就有了量子世界的「測不準」。
  3. 量子態是可以線性疊加的,而且物理量(測量)的順序很重要。這種運算不能交換,而且又滿足線性,這讓我們想到了矩陣(線性運算元)的運算。基於此,量子力學的計算可以用線性代數來描述,並且這些物理量所對應的矩陣還應該滿足一些特殊的特徵,這裡不再細說。
  4. 時間在量子力學中是一個參數,記者們還希望知道量子薩特先生一天的生活是怎樣的。薛定諤記者很想知道量子薩特一天中各個時刻的狀態是怎樣隨著時間演化的,於是他提出了一個方程,這個方程中,物理量的算符(即「測量」本身)是不隨時間改變的,是薩特先生的狀態在隨著時間改變。但是還要一個更能幹的記者叫海森堡,他認為薩特先生在家過夜的概率是很低的,為了反映出這個事實,他用一個隨時間改變的測量來觀察量子薩特的狀態(海森堡方程),此時一直改變的是物理量運算元(測量)本身,而量子態不隨時間改變。薛定諤和海森堡分別用隨時間變化的量子態以及隨時間變化的算符描述了量子世界的演化規律,他們分別拍攝出了兩部不同的電影(picture),一部叫《量子薩特的一天》,另一部叫《我怎樣拍攝薩特不回家過夜》。

把實驗結果告訴她,用蘇格拉底式反問引導她自己想出答案。
不拒絕數學,但不主動使用數學。

跟大媽講量子,一上來就提量子態,這輩子就別想當老師了。


太多不靠譜的答案
當然原因一部分是因為題主你這個問題比較不靠譜,不過我倒是想嘗試一下~
希望題主是因為熱愛而不是因為一時興起來問這個問題。

量子力學說了這麼一回事

首先,我們是用 「態」 來描述微觀世界的
一個粒子在A點,我就說粒子處於A態。一個粒子在B點,我就說粒子處於B態。
如果一個粒子即在A點又在B點,粒子就處於A+B態。
是的,一個粒子可以又在A點又在B點
覺得不可思議?
沒關係,專業的物理學家也覺得不可思議。
這叫夏蟲不能語冰:冰雖然是種合理的存在,但是夏天的蟲子無論如何也會覺得不可思議,人也一樣。
我們繼續。

態不一定只限於描述粒子在什麼位置上,也可以描述在什麼能量上,在什麼動量上。
我們假設這個粒子只有兩個態:A和B
我們想知道粒子在A和B上的概率分別是多少

量子力學告訴你,A態的平方就是粒子在A態出現的概率,B態的平方就是粒子在B態出現的概率
為什麼是平方?
因為在數學家那邊我的是在複數上來定義的(熱愛物理的大媽請自行百度複數)。
物理學家堅信擁有物理意義的量必須用實數來表示
這時候就需要一個複數和它的共軛複數想乘來得到實數。
大媽請不要管什麼共軛不共軛的,記住我們要把態平方來得到概率。

以上是量子,下面講力學

什麼是力呢?
力就是一個東西明明飛得好好的,誒我拉它一下,它飛的狀態改變了。

在量子裡面情況稍微複雜一點
因為這個東西不能想怎麼飛就怎麼飛,為什麼?
因為態,我們說了,粒子只能處於它的一個態或者它的另一個態

這時候我要定義一個嚇死人的東西:可觀測力學量,小名算符
嚇尿沒有?
沒有我們繼續

再看一遍什麼是力:力就是一個東西明明飛得好好的,誒我拉它一下,它飛的狀態改變了。
那麼什麼是可觀測力學量
就是一個粒子明明在一個態好好的,誒我給它作用一個可觀測力學量,它的態改變到其他態去了。

原來就是換湯不換藥的東西嘛......
為何名字如此古怪?
因為物理上:可觀測=可以改變系統的狀態

誒老師這個可觀測力學量在數學上咋個表示也?

這樣子的,比如一個粒子有A,B兩個態
現在有個力學量H
比如:H作用在A態會把A變到0.5個B和0個A
H作用在B態會把B變到0.5個A和0個B

列個表
..........A ...B
變為A 0 0.5
變為B 0.5 0
數學家給這個表取了個嚇死人的名字:算符H在AB表象下的表示矩陣!
他們比較閑,管他們呢,我們繼續

有了力學量的矩陣之後,我們就可以知道一個粒子在我的力學量作用之後將會怎麼變化了。
也就是說,我們就有了描述量子力學裡面的 「運動」 的解了


另一個重要的事情是:我們假設了粒子有兩個態,量子力學說我只care粒子有2個態,我不關心那2個態是不是A B
什麼意思?
就是說我可以用A和B來表示這兩個態,等價的,我們也可以用A+B和A-B來表示這兩個態
這樣我們好像需要重新寫一下H的矩陣.......大媽小學生算術來了,快拿起筆來

比如A+B會被H變成多少個A-B呢?
(A+B)*(A-B)=AA-AB+BA-BB
於是A+B到A-B就是A到A-A到B+B到A-B到B
看上面H的矩陣0-0.5+0.5-0=0
於是H會把A+B變成0個A-B
嘛~好心的我幫你們把剩下的算好了

H會把A+B變成1個A+B和0個A-B, H會把A-B變到-1個A-B和0個A+B,

............A+B A-B
變為A+B 1 0
變為A-B 0 -1


有沒有碉堡感?態居然不會變成其它態了!

我們這時候就說A+B和A-B是力學量算符H的本徵態。

為什麼要費這麼多口舌說啥子本徵態?
因為它們有操守不隨便變成其它態啊親!
不變是啥子意思?
不變就給了苦逼的實驗物理學家辦法來測量它們了!
所以實際上嚇死人的量子力學就是各種找本徵態了!
跟玩捉迷藏似的!
好好玩喲~!


好玩個搭子= =#其實苦逼得要死......


順便說下;我們喜歡把態用個括弧|&>括起來,像這樣|A&>就是A態。當不曉得是具體啥子態的時候就用 希臘字母Ψ來表示,像這樣| Ψ&>

然後就有個方程:H| Ψ&>=E| Ψ&>
那個E叫做本徵值,H 把A+B變成1個A+B,本徵值就是1,H把A-B變成-1個A-B,本徵值就是-1
| Ψ&>代表任意一個態,在我們的例子中可以是|A+B&>也可以是|A-B&>

整個量子力學幾乎就是在解這個方程。
你可能覺得這個方程奇形怪狀的真難看...
但它的名字又要把好多大媽嚇尿了...

它叫薛定諤方程

哼老師不要騙我了,雖然我是大媽但是我也是見過啥子薛定諤方程的,根本就不像嘛。

同學你是說這個么?


嗯,同學你真有見識,發個小紅花。


我前面那個挫一點的呢,是兩個態的粒子的薛定諤方程了
但是世界是千奇百怪的嘛,有些粒子有三個態,有些粒子有十個態,有些粒子有無窮多個態
有些粒子有比無窮多還要多個態,比無窮多還要多個態可以手拉手連起來我們叫做連續態。

大媽們喜聞樂見的圖上的薛定諤方程,是連續態的薛定諤方程。
為什麼偏偏這個薛定諤方程喜聞樂見到處都是?
因為這個是可以解出氫原子的薛定諤方程

啥意思?
就是可以解出氫原子的所有本徵態的薛定諤方程
啥意思?
就是所有電子軌道都可以解出來的薛定諤方程
啥意思?
就是會解出各種化學性質,化學家沒它想上吊的方程
這麼厲害?
當然了~

誒老師你怎麼不講講薛定諤的貓不講講平行世界不講講因果律不講講量子哲學觀這些更好耍的東西呢?
因為老師我是在嚴肅的給大媽你講量子力學= =#

~所以呢,初等的量子力學就是解本徵值薛定諤方程啦~

這這個過程中你可能會遇到各種嚇死人的名詞啊~
來我列個單子,比如但不限於:

泛函分析,厄米算符,幺正算符,CG係數,簡併,自旋,表象,希爾伯特空間,角動量耦合,
躍遷,微擾,球函數貝塞爾函數合流超幾何函數blablabla

當它們是閑的,管他們的呢,繼續就好了~~~

END

PS:
不知道有沒有大媽看完


看完了的大媽不知道有沒有還有點興趣了解

還有興趣的大媽請看趙凱華《量子物理》,費曼物理學講義第三卷,這是適合初學者的量子力學教材


聽別人說的永遠只是聽到的風景,想看好風景就不要懶,還是要自己爬山

請你們繼續~~~


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感謝大家支持!
我來對評論中出現的問題做些補充:

技術層面:

1,量子力學就是線性代數嘛?
答:初等量子力學就是線性代數,不少物理系本科生還意識不到。sad

2,一直說初等,那高等的量子力學是怎樣的?
答:初等的量子力學一直是給你個現成的矩陣讓你解,有一天你突然意識到:"坑爹啊我憑什麼知道矩陣就是這樣的啊?"這時候高等量子力學就會出來甩你一臉角動量理論群表示論然後告訴你怎麼構造這些矩陣。最後明白原來矩陣裡面那些值都是在反映系統的對稱性,量子力學是一門研究對稱性的理論。

3,薛定諤方程和納維-斯托克斯方程是好基友?
答:基得不太明顯,納維-斯托克斯方程是流守恆方程,薛定諤方程乘一個它的共軛小夥伴也可以變成流守恆方程。事實上學到後面很難發現和其它完全不相似的方程的,上帝的代碼寫得簡練。

4,為什麼是(A+B)*(A-B)=AA-AB+BA-BB?
答:我做了個簡化,如果翻譯成我們圈內的黑話應該是這樣子的
&
=(&-|B&>)
=&-&+&-&

&這樣一個括弧表示H作用到B態使得它變到A態的值,。在上面的例子裡面是0.5
第一個等號是根據A+B態A-B態的定義來的,第二個等號是乘法分配律。

5,我想聽程老師講薛定諤的貓講平行世界因果律量子哲學觀這些更好耍的東西怎麼辦呀?
答: 這種東西不知道對錯。講起來不放心不舒服怎麼辦呀。


閑扯層面:

1,大媽應該懂量子力學么?
先明晰兩個概念:
(感興趣的)大媽應該懂量子力學么?

(絕大多數)大媽應該懂量子力學么?

然後請思考:
應該阻止不懂樂理五音不全的人欣賞音樂么?
應該阻止籃球智商拖低了整個操場平均值的人打籃球么?

2,大媽能夠懂量子力學么?
答:我的觀點是:科學只能被小部分人研究,但可以被大部分人欣賞。不能被大部分人欣賞的科學應該被認為是研究得不夠好的科學。

3,大媽學量子力學對科學有什麼意義?
答:意義重大!公眾才是蘊育科學的土壤。
如果做科學的人都認為科學神聖高貴以至於不懂數學缺少邏輯的人就沒有資格了解科學,永遠封在自己的小圈子裡面。科學是遲早要凋零的。
可能會有人覺得,不加選擇的傳播,那些人的無知會帶來對科學的誤解啊。
但我覺得,無知恰恰來自於對科學的不了解。正如無知的字面意思一樣。
另外,科學有它的客觀標準,所以科學不會害怕被人誤解,但是科學怕無知怕得不到傳播怕失掉了繼承。
請思考:
果殼網松鼠會知乎這麼多人到底為了什麼?

4,大媽學量子力學對大媽有什麼意義?
答:增長知識,豐富退休生活,多動腦抗衰老,更少時間用來唱紅歌打麻將跳廣場舞

5,為什麼我給我嬸嬸朗讀了全文她還是沒有聽懂?
答:答主學這個前前後後花了一年。你給你的嬸嬸念了一遍她說沒有懂我很難過,你的嬸嬸說懂了我更難過。

6,似懂非懂地大媽會變成民科大媽么?
答:偉大的女性們一般不會這麼閑,大叔倒有可能。

7,那如何克服民科大叔的問題?
答:給大媽以正確的科學觀,使得大叔周圍的大媽不再對大叔投去崇拜的眼光。


首先自曝,
我就是個程序員,不在物理領域,所以我說的可能在物理學家看來,是錯漏百出。

但是這個問題,我要插個嘴。


以我個人之見,目前前沿物理學的發展公眾產生大量的誤解,其根本原因並不在與前沿物理學到底有多麼的複雜,而是大家科普的方式從根本上就錯了

物理是什麼?物理學的本質就是發現物質變化的規律,如何去發現?通過科學的方法做實驗!做實驗才是物理的根本。很多人一說物理,就是各種在我看來和跳大神差不了多少的東西,什麼四維空間,什麼跳動的琴弦,什麼時光倒流。如此科普,物理都快成巫蠱了好不

就比如說光速不變,要科普,讓人們自己去測光速,測光速在目前來說已經不是一個需要高能實驗室才能做的事情,一個普通的天文館都可以完成。那些自己親自測過光速的,還堅持光速不變是因為地球是宇宙的中心的人,就沒必要繼續科普了。但是先不強調光速不變是事實,而先搬出來洛倫茲變換,先扯麥克斯韋方程組,這種科普,在我看來,實在是本末倒置


回到問題,如何向大媽解釋量子物理。

首先做雙縫實驗!沒有做這個實驗給大媽看之前,不要扯波粒二像性,不要扯量子態,不要扯薛定諤的貓

一定要先做雙縫實驗,讓大媽真正的感受到,我們不是在跳大神,我們是根據這個實驗判斷出來,這個光,真的是個波,否則雙縫實驗沒法解釋。

直到大媽接受了這一點。我們才可以繼續,科學家們發現,不僅僅是光會這樣,電子也會,而且,最重要的來了,即使是一個個的發射電子,也會出現干涉條紋!如果電子不是波,這個事情就無法完美的解釋!

其實到了這裡,我相信至少有30%的大媽都可以接受量子力學了。


要知道,物理科普的目的不是為了傳授知識,你首先得要讓別人相信,你的這些看起來和跳大神差不多的知識,是我們用嚴謹的科學實驗得出來的。這些看起來不可思議的物理定律,是解釋這些實驗結果的最簡潔的語言。

實驗是本質,而不是理論,別再本末倒置的科普了。

別忘了根本,我們研究這些就是為了揭示自然規律,我們發明這些理論只是為了更便捷的記憶這些規律


這要看是什麼大媽。Lisa Randall大媽的話她都可以給你講量子物理


首先,我贊同 @傅渥成@sym physicheng 兩位的回答。但是感覺還是太專業了。我覺得既然給大媽解釋,就應該在大媽能理解並且熟悉的事物和量子物理之間架一座橋樑。大媽只是想了解量子物理,並不需要具體的公式或者概念。
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首先我們要知道量子物理研究的對象是什麼?
量子物理研究的東西都超級超級小。

假設我們肉眼能分辨的大小是一個足球場的大小,那麼量子物理研究的就是足球場里的一個棒球那麼大的東西。

所以量子物理是微觀物理,有別於經典物理。(經典物理的代表人物就是牛頓,簡而言之經典物理就是研究宏觀的東西,人眼能看的一清二楚的。)

其次為什麼要有量子物理,沒有會怎麼樣?

量子物理對現代科技有著舉足輕重的貢獻。

沒有量子物理就沒有半導體,就沒有二極體,神馬的。沒有這些東西就沒有電腦手機互聯網,也就意味著,沒有知乎!沒有知乎大媽估計也就沒法問這問題了吧!LOL
(沒有量子物理就沒有核彈,不過這個貢獻對人類進步似乎沒什麼益處)
總之量子物理就是現代的電子工業的祖先。沒有量子物理,我們現在的生活也不會這麼便利。

量子物理中最出名的理論是神馬?

首先,只要記住一句話。量子物理裡邊只講求概率,不講求規律。你永遠無法測算出足球場里的棒球在哪裡,你只能算它的概率。比如棒球在球門裡的概率是50%。在中場的概率是20%。所以你就去概率高的地方找棒球,去球門裡找,而不去中場。
一切都是不確定的,只有一定的概率。 大媽能理解這個就已經得到量子物理的精髓了。 (??????),?

其次量子物理學家在全世界裡最出名的兩個人就是薛定諤(Erwin Schr?dinger)和海森堡(Werner Heisenberg)。(還有諸多其他出名的物理學家,但是他們在大媽的世界裡或許不出名)

薛定諤提出了超級著名的薛定諤方程 (此薛定諤就是那個薛定諤的貓的薛定諤)
海森堡提出了測不準原理 (沒錯,就叫測不準原理)

薛定諤方程很好的表明了前邊說的,只講求概率,不講求規律的法則。具體薛定諤方程什麼樣子,沒有物理數學的基礎,看了也像看天書。

而海森堡的測不準原理顧名思義,表達了量子力學裡的不確定性。當你知道了棒球的位置你不會知道棒球的動量(動量就是質量乘以速度,白話就是動起來時的能量);你知道了棒球的動量,就不會知道棒球的位置。

一個經典的量子力學笑話

Why are quantum physicists so poor at sex?
Because when they find the position, they can"t find the momentum, and when they have the momentum, they can"t find the position!

翻譯過來就是為什麼量子物理學家非常不擅長XXOO?
因為當他們找准位置的時候,他們找不準動量(力度,速度);他們找准動量的時候,他們卻找不準位置!

能看懂這個笑話,說明你就理解了測不準原理 (??????),?

還有一個非常重要的東西叫波粒二象性。說白了就是某個物質既可以是波(wave)的狀態,也可以是粒子(particle)的狀態。這個認真解釋起來就超長了。上個圖

你覺得圖裡畫的是老夫人還是少女呢?這就跟波粒二象性一樣,即是個少女也是個老夫人,既是波也是粒子。

你覺得圖裡畫的是老夫人還是少女呢?這就跟波粒二象性一樣,即是個少女也是個老夫人,既是波也是粒子。

波粒二象性之所以重要是因為,以前的人們認為粒子只能有一種狀態,從而忽視了很多東西,現在知道了他們兩種狀態都有可能,那麼科學家們自然會有一種芝麻開門的感覺。

講到這裡大概就差不多了。大媽也可以跟別人侃侃而談量子物理了(??????),?


「好,這次我們來分析一下你模擬考的成績。」

「滿分100,我只考了60。」

「這麼說每1分你都得了0.6分。」

「是選擇題啦,50個1分的單選,25個2分的多選,怎麼會有零點幾分。」

「吶,我並不知道你每道題的情況,但我沒也說錯啊,單選每道題你得了0.6分,多選每道題1.2分。看,就是60分~」

「其實分數結構是知道的,單選40分,多選只有20。」

「唔,信息更多了呢,這樣的話單選每個0.8,多選每個只有,嗯……0.4」

「你一定要這麼算嗎?」

如果有其他辦法我也不想啊~80%的正確率確實是100個之中正確了80個,但如果我只從整體來看的話,我說每個有80%正確,也並沒有錯。只是這和你非對即錯的邏輯有點衝突而已,好了不說這個,你最後一道題選的是什麼?」

「ACD吧?有點忘了。」

「我好像聽說是選ABC呢。」

「啊?你這麼說好像是ABCD」

「是么?」

「噢,就是ABC。」

「這麼說你選的很可能是ABCD。」

「為什麼?」

在我說出ABC的時候已經影響到了你的記憶,我既給了你一些回憶提示,但同時也暗示了你傾向的選擇,相比較之下,可能介於兩者中間的會準確些吧。」


以下是對一個中文系的女孩解釋什麼是量子力學,出自《我們無處安放的青春》,有刪節,作者呂挽。

李然低下頭吃面,他邊吃邊問:
   「你是學中文的?」
   「是啊,你怎麼知道?」
   「中文系的女孩比較驕傲。」
「你這算誇我嗎?」周蒙拉長聲問。
   李然樂了,周蒙也抿嘴一笑:
   「那你呢?你是學什麼的?新聞?」
   「我是學物理的。」
   「我不信。」周蒙心裡其實特滿意,她對學文的男孩有偏見,嫌他們輕浮,動手能力又差。
   「要不要聽我給你講講量子力學,宇稱守恆定律?」
   「那什麼是量子力學呢?你能用最簡單的一句話概括嗎?」
   「可以,在量子力學的世界裡只有變數沒有常數。」
   「我不懂。」
   「打個比方,我跟你坐在這裡,從量子力學的角度看,由於變數太多,概率接近於零,是完全偶然的。」
   周蒙怎麼覺得是命中注定的呢?

——「所以我們應該特別珍惜,對不對?」

以上。
---------------------------------------------------2013-12-08-15:05 更新--------------------------------------------------------------------------------------應@Lynn Chen 提醒加入電視劇版本的截圖,多謝--------------------------------------------------------------------------------------------------教學版----------------------------------------------------------------------------------------

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---------------------------------------------------------------運用-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


推薦費因曼的A Strange Theory of Light and Particles

我會跟大媽說:


1. 量子力學是一個奇怪的東東,不可用常理表達。

2. 量子力學總的來說是微觀世界才有明顯的現象,不過總有例外(如超導)。

3. 量子力學是某些事情發生的或然率。

4. 量子力學說實驗量度會影響物理系統。


然後我大概會說個Schrodinger』s cat的故事,算是個有趣的例子(不過認真起來這例子其實涉及量子糾纏,可不是那個簡單的)。


物理沒學好,我可以提個似乎與題旨無關的問題嘛。一直到現在還有一個基本的問題困擾我,
在一個水池裡有一群青蛙,其中的一個是青蛙中的物理學家,他每天勤懇的觀察記錄,還時不時自我陶醉欣賞一番(你看其他的青蛙就知道呱呱)
第一天和第二天下雨了,於是他說,第三天也會下雨;第三天當然沒有下,以後他發現,蜻蜓靠近水面低飛的時候會下雨,於是他得出結論,蜻蜓靠近水面低飛的時候會下雨。
再後來青蛙生了孩子組織了青蛙科學院自封為青蛙中的亞里士多德…
他們發明了除了呱呱以外的語言叫做數學…
他們研究了水波,研究了水裡的石頭…
只是當今天有個人站在池子外,進行一些擾亂,無論是突然發射放射性物質還是人工降雨,青蛙科學家們要怎麼辦?
物理學家不愛談信仰,他們甚至開始放棄我就是在解釋世界,如果真的有一天我們就是那些青蛙,有個我們看不見的遙遠的人這麼耍我們,我們該怎麼辦?
物理學家說不怎麼辦,我們設想這種情況,也許有一天會有人發現這個搗蛋鬼。
量子力學打破了一種確定性,他的語言是概率論和線性代數,因為我們生活在希爾伯特空間上。

以上沒有任何科學依據純屬扯淡不對之處望指正


不自量力就是告訴我們,不要自學量子力學


大家都被量子力學詭異的的邏輯和繁複的數學表達蒙蔽了。一切科學的基礎在於揭示事實,而非搞出一個匪夷所思的理論系統。所以無論是大媽、三歲小孩亦或是物理系研究生,給他講量子力學就應該從陳述實驗事實開始。事實,就無所謂理解不理解了。Just get used to it! 至於如何藉助數學工具總結實驗事實,那是後話。
所以我最擔心的不是大媽的理解能力和數學基礎,而是大媽的記憶力能否承受現代量子物理龐大的信息量。


就是氣功。


大媽你包在手絹里的錢,看的時候就在那兒,不看的時候就不知道那兒去了哦。。。


首先你要讓大媽聽懂。。。那麼涉及到專業術語的東西一個都不能用。但是全部簡化成比喻故事的話,那樣人家是無法接受的。。。所以,綜上,還是別讓她聽了


量子力學就是說這個世界什麼東西都是一份一份的。簡單說就是啥東西都是有碼的~


大媽誒,您耳朵還好使嗎!!

哦哦!!那太好了!!

我來給你講講什麼是量子力學啊!!

這個量啊,是數量的量!!就像一塊錢可以換成兩個五毛的,可以換成10個一毛的,也能換成100個一分的,但你要再往下分,就沒得分了!!因為有人會罵你二的!!

吶,您看這根白菜,我給它掰兩半,這一半我再給它掰兩半,就這麼一直掰,哎,大媽您別動手啊,我就要這麼一點,不會毀了您的菜的!!

您想啊,我就一直這麼分下去,是不是總有到分不了的時候?就像一塊錢只能分到一分錢?啊?!您還知道夸克吶!!您兒子是不是搞理論物理的啊!!哦哦!!原來是女兒啊!!能不能介紹給我認識呀!!

那行,夸克再分到各色各味,是不是分不了啦?我想告訴您啊,這個世界無論怎麼往下分總是得有個盡頭的,那個最小的單位就叫做量子啊,一個個的。啊,您別管他長什麼樣啊,憑自己想像就行啊,就把它想像成一隻特別小的貓吧!

另外不只是白菜可以分啊!看不見的東西也能分啊!哦,風當然是可以分的啦!其實風跟白菜差不多啦!我是說時間啊,能量啊,這些個東西也都能分的!就像一般人只能分辨0.04秒的時間差,所以只要我足夠快您是看不見我不小心壓壞了您菜籃里的柿子的!!

哦!!您想知道這時間到底能分到什麼程度啊,這個按理說是可以分到非常非常小的,但就像您買雞蛋,不可能買到既特別便宜又特別渾圓的雞蛋一樣,您如果想把時間分得特別細,也就是說您特別想知道某一個非常特別的時間,世界是什麼樣子的,那麼結果就是:一團糟!!就像騎單車送雞蛋然後打滑,蛋碎一地的那種情況一樣!!

啊!!您好像很感興趣的樣子啊!!主動問量子和力學有什麼關係啊!!其實力學就是研究物體受力以後怎麼運動的科學啊!!就比如研究您剛才用右拳打我左肩膀以後,我應該以什麼姿勢往右邊飛!!

量子力學就是研究這些小量子們相互玩耍的時候是個什麼圖景啊!!我們發現這些個小傢伙在你從左邊打它的時候,它居然有可能往左邊跑啊!!是不是很奇怪啊!!不過這其實一點都不奇怪啊!!就像您打您孩子,她還會過來粘著您一樣!!只是這個概率比較低啊!!好孩子不多啊!!

量子力學還會研究這些個小淘氣們的一些特別的癖好啊!!比如它們只和自己興趣相投的小量子發生作用啊!!看不上眼的就不理它們啊!!是不是跟人很像啊!!愛因斯坦您知道吧!!他就是發現這些小淘氣們的這個特殊癖好就得了諾貝爾獎的哈!!

大媽您是不是累啦!!下次有機會再跟您說啊!!您接著買菜吧!!

----------------------------3.31補充----------------------------
/補充下在評論區和某知友的問答

知友你對於科學嚴謹求真的態度,我很欽佩,我也正本著這個態度在做著科研。但不得不說科研和科普還是有區別,雖然這種區別不是本質上的,但有時候這種區別會顯得特別的大,尤其是在真正搞研究的人眼裡來看。


科普其實是對現有科研成果的概括性總結,既已是概括性,那就難免會有不嚴謹之處,如果要舉例子的話,其實現今的高中教材裡面就有很多不嚴謹的地方,不過這並不妨礙編寫教材的老師們用這些點到為止的知識啟蒙高中時期的孩子,畢竟他們專業未定,灌輸太多知識只會增加他們的負擔,我們總不能指望把他們個個培養成全才。


至於你所說的轉基因的例子,雖然我了解的不是很多,但我大概能猜到一些。在例子中,民眾對轉基因食品的認識出現了兩極分化,所以你認為科普不能流於表面,必須嚴謹且深入,這我很贊同,但就這點而言,不能走極端。科普和謠言還是有區別的,比如像朋友圈的那種所謂的養生常識,其實謠言成分居多,其作者拿不出證據來說明內容,至多也就說是流傳已久的丹方。真正的科普需要有根有據,比如在科普轉基因食物的時候,我們應該提到轉基因技術其實還並不成熟,有一些產品可能會有安全問題,但有一些產品則是經過了實驗並且確認安全可以食用了的,說到這裡的時候則應該舉例列出檢測報告,可能的話,還應該指出這種轉基因產品的適用人群。我們要讓民眾知道基因工程是人類科技史上的一場重大革命,並不是什麼坑人的東西,也絕不可能被某些或者某群根本不從事科學研究的媒體工作者不分青紅皂白地一棍子打死,剛還順手查了下,小崔理性地表示:科普的最大作用就是引起關注和討論(崔永元:我對轉基因的認識比以前更理性了


科普到這個程度,也就差不多了,難道我們還需要繼續給民眾解釋顯性基因和隱性基因,又或者是給他們說一說RNA轉錄以及在轉錄過程中可能發生的突變,並且指出正是這些可能發生的突變會導致轉基因食品的可食用性發生變化?那麼回過頭來再看看,上文好像一共也沒多少話吧,也沒什麼很複雜的內容,只是理性的引導了一下民眾對於轉基因食品的認識,這也就夠了吧。


到這裡知友你大概會告訴我這種程度科普頂多也就安撫了一下民眾,並沒有什麼實際意義(雖然我認為能起到維護社會關係穩定的作用的科普過程其實就已經具有十分巨大的價值了),正如你所說,告訴大媽這麼一個印象:「一個東西即可以變成波,又可以變成球」,又有什麼用呢?嗯,我也認為確實沒什麼用,因為這種形式的科普恰恰正是你所說的那種嚴謹而且深入的版本。在我看來科普當然是深入淺出,輕鬆愉快,但又邏輯嚴謹,有理有據的,如果有人因為被科普而賠光了老本,那隻能說明他並非是被「科普」了,而是被「謠言「了。


另外慚愧鄙人在本題下也有回答,知友如果有興趣可以去審查一下,我的回答的目的是使人對科學產生親近感,對科學家產生熟悉感,從而引發民眾對科學的思考與興趣,哪怕他自己不會參與科學研究,但至少能促進他對他的下一代進行正向積極的科學教育。當然,這只是我的一廂情願,如果你覺得我的回答也只是謠言,請務必打臉!歡迎各種形式的批評~


最後再補充一點點,其實現在的所謂科普內容在數十年前可能就是最前沿的科學研究內容,人類社會在進步,我們現在所掌握的一些生活常識在古人看來可能就是神的智慧,試想如果當時的人們都老老實實的耕田種菜,現在又是什麼樣子呢?那麼問題來了:」你們完全可以聊聊那些輕鬆的東西,而且,大媽也許更感興趣。為什麼非要聊量子力學呢?


相當一部份人(包括大媽)不理解量子力學,主要是因為沒有脫離開人類感官所能感知的現實。

關於量子力學,能不能這樣解釋:由於人類的感官所感知的範圍極其有限(聽力20~20 000赫茲,可見光波長400到700納米)、以及人類神經傳導速度很慢(100米每秒),我們所能感知的世界僅占所在空間的很小一部分。在我們所能感知的世界裡,基本遵從傳統力學定律;在我們所能感知的範圍之外,則不一定遵從傳統力學定律,而是遵從其他定律比如量子力學定律。從這個角度再解釋不確定原理之類的,則可以脫離開人類感官的角度去理解,會容易些。


推薦《上帝擲骰子嗎》,講量子論的故事很有趣。當時我看的時候就著迷了。


怎麼說都行,量子物理本身就是騙人的。


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