如何用通俗語言和初步高等數學知識解釋一下相對論、量子力學和它們所闡釋的世界觀?
總感覺冥冥之中似乎一切都有定律,正如薛定諤的貓所說吧,感覺選擇構成了人生,而且總感覺這些選擇是事先安排好的,總有不得不這樣選擇的理由。這些能用相對論和量子力學解釋嗎?
相對論:
步驟1:一根棍子,水平放置,它在地面的投影,是不是剛好是它的長度?如果我們量它在二維地面上影子的長度,就得到它的實際長度。步驟2:將棍子斜放,它在地面的投影,是不是要短一點?因為棍子是在三維空間中的,我們此時量它在二維地面的投影,結果比實際長度要短,因為有一部分長度隱藏在垂直的第3維度里了。
步驟3:好啦,現在我們假設棍子是在四維時空中的,我們看到的只是它的三維部分,相當於棍子在三維空間的投影。 如果是靜止的情況下,投影值恰好是棍子的實際長度。 但是如果是運動的,就相當於棍子在四維時空裡面轉動了,只不過這種轉動是轉過虛角度,它在三維空間中的投影變短了,因為有一部分長度隱藏在時間維度裡面了,我們看不到時間裡面的長度,因此不但影子短了,還要在影子的基礎上減去時間的那部分,等於是短了兩部分。這就是尺縮了。
步驟4:時間變慢怎麼回事?因為兩個人時間的角度不一樣了,不但看到的是高速運動者時間的投影,他還有一部分時間隱藏在空間裡面了,所以還要減去隱藏在空間裡面的部分,也是短了兩部分。
用文學性的語言,可以這樣說相對論的世界觀:
你走了,走得好快,在空間中,我找不到你原來的樣子,你將自己偷偷隱藏在時間中,只看到你的影子,又還不夠,連那影子,你也還要用時間遮起一部分。你走了,走得好快,在時間中,我思念著我逝去的青春,但你回來時卻依然貌美如花,我們的時間有不一樣的角度,卻還不夠,你將你的時間偷偷灑在空中。
量子力學:沒有人真正懂量子力學。數學再厲害,都纏夾不清。初等語言沒法解釋清楚。量子情人
我以為我明白你,你卻捉摸不定;我以為 我已經抓住你,
再次看你時,你卻已不知所蹤;我問你 可不可以,停在那裡 讓我好好看看你,你說不 停住時 , 在這裡 也在那裡,近在眼前 又在天邊;我問你 可不可以,
留在屋裡 讓我好好看看你,你說不 在屋裡時,我也看不清你;像是停住 又似狂奔你可以 不可以,讓我 明白你一次?從A到B的直線距離是30公里。——二維
真的如此么?地球是圓的,真正的直線距離約29.8公里。——三維
如果再次將空間摺疊,距離還會縮短。——四維乃至多維
從二維到三維怎麼做到?認知到地球是圓的,計算弧度設計出一條通道,開鑿出來。
怎麼再次摺疊?人類的科技樹還沒攀到這裡。
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時間和空間都是度量單位,如同兩把尺子,那麼它們度量的對象分別是什麼?——比如你有170cm,50kg,一個是長度一個是重量,兩個屬性都是屬於你的,度量你的。你就好比這個世界,人類現在就是你大腳趾上的細菌群落,在不斷感覺你是什麼,你是怎樣的。
時間和空間如何轉換?——切你1g肉,長寬高各1cm,捏捏重新塑形;而如果長度限制1cm,那就切深點,也可以切寬點,重量自然就增加了。
重複一句,時間和空間都只是度量單位而已,現在人類研究的就是,度量的對象是什麼。
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你和愛人一起坐在海邊,清風徐來,海水翻起層層浪花,拍向海灘,打濕了你們的腳丫,溫馨又浪漫。
一會海浪大了,開始拍到你們腿上了,你們趕緊挪窩。
力學告訴你,海浪是力的傳導,海浪大了就說明某種施加力增大,進而研究力與海浪形態的關係,潮汐和地月引力、風力、大陸板塊移動等關係。
量子力學研究的是,海浪中每個水分子相互作用力和運動是怎樣的?每個水分子中氫氧原子的運動規律和相互作用力如何?原子中還有電子、中子、質子,再分還能分,各個部分的運動軌跡和相互作用都是怎樣的?
看起來平如鏡面的一潭湖水,其中每個水分子卻是無時無刻不在運動的,微觀世界和宏觀世界的異同在哪裡,如何相互影響,如何相互詮釋?
對於量子力學,沒有一本書能比曹天元的《上帝擲骰子嗎——量子物理史話》更通俗易懂,更引人入勝,實在是太精彩。我是學金融的,但對物理很感興趣,高中時一直是物理課代表,文中基本沒用太多雜七雜八的數學技巧,但很深入地把內涵揭示了出來。量子力學是很複雜的東西
複雜的東西只有通過複雜的語言(數學)才能精確定義
但如果只想了解大概內涵的話,讀一讀這本書,絕對沒錯,也對相對論有一定幫助。物理的歷史真是激動人心~如何用通俗語言和初步高等數學知識解釋一下相對論、量子力學和它們所闡釋的世界觀?
你要的鏈接到了
費曼物理學講義 第一卷 (豆瓣)費曼物理學講義 第二卷 (豆瓣)費曼物理學講義 第三卷 (豆瓣)只要三本書就夠了,所以物理比UI設計簡單的多。
不能總感覺冥冥之中似乎一切都有定律,正如薛定諤的貓所說吧,感覺選擇構成了人生,而且總感覺這些選擇是事先安排好的,總有不得不這樣選擇的理由。這些能用相對論和量子力學解釋嗎?
如果不讀書再想下去就成民科了。。。
鳳凰衛視有欄目叫全民相對論,不必有結論:
量你小子不懂,就是量子,小子沒力量學,就是量子力學。我自量沒力,不學。困難在於,數學推演的證明過程對外行來說,是一座高山,攀不過此山,就看不清楚相對論與量子力學,也就沒有了解釋清楚的基礎,這是我的情況。
自己不能論證,我們可以相信科學家論證的結論,然後用相對論與量子力學的一些結論來指導考察世界的本質奧秘,從而修正完善世界觀。這就進入哲學領域,一個玄的領域,不再嚴謹,沒有定論。我無能爬上高山,無緣親眼看到高山上的美景,但我看到從山上凱旋歸來的先哲拍攝的兩張照片(下述粗體部分),感嘆一番:
量子力學中,薜定諤的貓,不知是死是活。相對論中,質能方程,E=mc^21.消極地推論:支持不可知論,未來不確定。象股民般糾結,是漲是跌?不知朋友是真是假?2.積極地理解:薜定諤的貓是自由的基礎,是我們能自由的選擇的前提。就是說世界不是宿命的,我們不是命運之神手中的玩偶。如果有上帝,那麼因為不確定性的存在,我們獲得了自由,上帝失去了萬能(管不了人的自由)。從此上帝不再對世間的醜惡負責,而我們應該對自己的行為負責。3.自由是天賦,是神授。但自由不能濫用,濫用的結果可能頭破血流。所以人應當自律,在自律中享受相對的自由,或許 相對的自由(E)=自律(m)時光(c^2)。
4.經典牛頓物理學中,能量分兩類,動能與勢能。動能E1=mV^2,這讓許多人熱愛運動,如「佔中」者在街上娛樂;勢能E2=mgh,這裡的h指導人往高處走,也膨脹野心往上爬。動能可以轉換成勢能,刺激了人們發動運動的熱情,以期借動能轉化為勢能而上高位。質能方程,E=mc^2認為動能勢能是外在的,也是微小的,你具有的巨大內在能量與運動與地位無關。「天生我材必有用」是也。本不可說,強說之,是為回答。來湊個熱鬧!首先我覺得題主你的感覺是對的,就是「選擇構成了人生」。正好看了一點點的量子力學介紹的東西,個人理解覺得量子力學與普通的宏觀感覺上最大的區別和聯繫有以下幾點:1.量子有多個疊加態:通俗來說,即量子這個東西可能在這裡,也可能在那裡,而且是同時。打個比方,我們的宏觀世界,在某一時刻,你要麼在教室,要麼在宿舍,不可能同時既在教室,又在宿舍。如果你從宿舍到教室,或者從教室到宿舍,需要一定的時間才能做到。但是量子是可能同時在這兩個地方。(另一種理解方式是,量子從宿舍到教室或者從教室到宿舍,不需要時間,這一點的微觀基礎,是電子可以躍遷。就是從一個位置跑到另一個位置,是不需要時間的。)而量子到底在哪裡,並不知道。如果你去觀察教室,這個時候已經影響了量子的狀態,其實就是做了選擇。即,你的觀察使得量子出現在了教室(或者沒出現在教室而是在宿舍)。所以是,你的觀察這個選擇,影響了量子最終在哪裡。
所以,答主以為,量子力學所闡述的世界觀,就是這個世界可能只是一個頑皮的電子在正向和負向的時間軸上的無數個分身形成的一個隨機的世界。這個隨機的世界會怎麼變化,會處決於無數個隨機個體(這個個體可以是任何有生命或者無生命的運動體)的有意識或者無意識的選擇。但是,影響有大小不同。所以,歸結到最關注的我們自己的人生上,我們的選擇當然會最大程度上影響我們的結果。有沒有一種積極向上的感覺?
不過答主自身,鑒於認為人能對世界觀察了解及其有限,甚至無法區分現在是真實的,還是一個超級電腦程式為我設計的幻象(想想黑客帝國里的超級電腦)。所以大體上是一個不可知論者。
最後,除了上面有人提到的《上帝擲骰子嗎》,還推薦一本書,《尋找薛定諤的貓》,個人覺得寫得通俗易懂,應該能有所了解。同樣作為一個初學者,我沒有這麼較真非要整明白這些。推薦紀錄片《優雅的宇宙》一共三集。再看《宇宙的琴弦》一本科普書,語言都相當通俗。這樣掌握的姿勢看科幻電影是足夠了…希望能幫到題主
有一本很好的科普書籍:《上帝擲骰子嗎》,作者 曹天元。建議題主找來看看。雖然只是量子力學的史話,但已經很通俗地解釋了量子力學從經典理論誕生及基礎三原理的產生。對於量子力學帶來的哲學問題也有描述。
實際上,量子力學總體來看可以叫做「一個電子引發的慘案」,原本是關注原子內部的超微粒度(普朗克尺度)的物理性質的,而後理論發展兼容了經典理論(經典理論可以看作是一種簡化情況或者極限情況)。題主如果只是要哲學解釋的話,其實很難,因為實際上我們的宏觀世界還是經典的。看完這個視頻,你大概就會對量子力學有一個初步的感性認識了:
量子躍遷【PBS:宇宙的構造EP03】====很好的科普片子,其餘幾個視頻:PBS:宇宙的構造當你想通的時候,就證明你一定想錯了
相對論就是:當我們認定宇宙中最快的東西是光速,那麼當一個東西以光速在跑的時候,它上面的東西在原子層面都是靜止的,所以它的時間相對於你是靜止的(假設你是靜止的,當然這不可能)。更通俗地解釋舉例是:當我們約定移動速度不能超過10米每秒的時候,你在一輛10米每秒的車上就不能動,因為如果你即使以0.1米每秒的速度在車上往前走,你就超速了(你相對地面速度是10.1米每秒),所以你不能動必須靜止,然後把你換成原子來看。量子力學就是:你坐著一個很小的宇宙飛船在廣袤的宇宙中飛奔,只能受到磁場力等幾個力的作用,再加上質量、慣性這些因素,然後你就拿著筆擺草稿算去吧,對,你就是那個量子。相對於傳統力學,量子力學基本可以忽略模型碰撞和重力的因素(就是沒有往下掉的概念)。
量子力學的世界觀貌似是非決定論的(或者叫非宿命論/非定命論?indeterminism),所以不是解釋是推翻或者說證偽。不過量子力學在宏觀上真的適用么?它目前為止還是個僅僅管微觀世界的理論吧,不要隨便拿來解釋一切現象。還有薛定諤的貓那個比喻沒看懂,感覺不是題主語文段位比我高至少一階就是把這個假想實驗理解錯了。
推薦一本雜誌《科學世界》的兩期專題:
2005年第6期
誰都能懂的相對論2006年第7期、第8期誰動能懂的量子論圖文並茂,深入淺出你這個語文水平能讀懂量子力學的書么?
ps.本人上學期聽了(也沒太認真聽)一個學期的量子力學概論的課,但是可惜了,我沒弄懂,至今不知道那書上除了大量公式之外還講了什麼我能看得懂的理論,很是迷茫相對論不清楚。
至於量子力學,先碼問題,等日後量子計算大普及,cs搬磚狗大失業,然後我找到下一份工作,應該就能答了。對相對論,是宇宙間沒什麼東西是絕對優越的,而我們對對象的觀察結果,取決於我們與對象間的相對狀態。
對量子論,我們不知道真實世界是怎樣的,但我們知道可以用一些狀態來描述真實世界,並且這些狀態的演化,附合線性規律,可以進行計算和預言。至於真實的世界,經過測量,我們可以知道概率是多少。通過量子論,我們知道了哪些是我們能知道的,而哪些又是我們不能知道的。
半場球45分鐘,一節課也是45分鐘。相對論大概呈現的就是這個:-,量子力學我去鑽研下,題主你先等我半年。
如同讀佛經,看各人的悟性,確如 @白如冰所言,不能,因為這兩樣東西本來就是不是初等的數學搞定的,非要用初等數學語言描述,一定是過度的簡化,以至於失去其精妙的意義。真想學這兩樣東西,科普類的書很多,都是個入門的。先從歷史學起的話,《量子物理史話》不錯,《愛因斯坦傳》(寫喬布斯傳的作者)也不錯,但前提是對物理應該基本的背景知識,否則還不如不讀,如果數學物理基礎甚牛,直接讀費曼的物理學講義,沒人比他講的還清楚了。
解釋不了。 你的想法不是用這些科學可以去解釋的,屬於心理學、哲學範疇,建議去那個板塊問。
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