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海森堡太帅了(修改版)
2011-10-14 11:02

【氢剑按】您下面看到的应用量子力学的不确定关系原理描述微观粒子的行为均为确定的,而描述爱情与婚姻关系是不确定的。

 

海森堡太帅了(图1)!像我这样相貌平平的人每次见到帅哥靓女嘴要变成“O”型,“O”型的大小与帅靓指数(0100)成正比,海森堡的帅靓指数是100,给出这么高指数的靓女在我眼里只有咱们福州籍的大美女林徽因。

1

海森堡是谁?

维尔纳·海森堡(Werner Heisenberg1901125197621),德国物理学大师,量子力学的创始人之一,哥本哈根学派代表性人物,1932年诺贝尔物理学奖获得者,他对物理学的主要贡献是给出了量子力学的矩阵形式(矩阵力学),提出了不确定关系原理(又称测不准关系原理)等。

海森堡在1927年提出的不确定关系原理是所有科学原理中最深刻和最广泛的原理之一,其数学表达式为:

 

式中h为普朗克常数,x为粒子位置的不准量,p为粒子动量的不准量,v为粒子速度的不准量,m为粒子的质量。不确定关系原理的含义是:人们无法同时准确地确定粒子的位置与速度(或位置与动量,或能量与时间等),该原理从理论上指出了我们进行科学测量的能力的局限,不论我们的测量仪器如何先进!

我们可用下面照片(图2)简单说明:我们不可能同时将前景(花)和后景(雪山)拍摄清晰——前景清晰,则后景模糊;后景清晰,则前景模糊。是相机不够高端吗?NO!就是用极品相机“徕卡也不行!

2

不确定关系原理是个好玩的理论,我们先用它测测子弹(宏观物体)与电子(微观粒子)的运动,然后再用它八卦一下爱情与婚姻。

对于质量m10g0.01kg)的宏观物体子弹的运动,若它的位置能准确测定到x0.01cm0.0001m),其速度测不准的情况为

 

由此可见,对于宏观物体,测不准的情况是微不足道的,xv值均很小,说明宏观物体的速度和位置是能同时准确地被测定的。

但对于微观粒子如电子的运动来说,由于电子的质量很小(m9.11×10-31kg),考虑到原子直径的数量级为10-10m,那么电子的位置的合理准确度至少需要定到x10-11m,则其速度测不准的情况为

 

速度的不准确量v很大,即测不准的程度大,因此对于电子等微粒的运动来说,测定位置的准确度越大(即x越小),则确定速度的准确性就越小(即v越大)。

不确定关系原理迫使我们不得不放弃要求严格的物理学因果关系的思想,这是在基本的科学哲学观上意义最深远的变化!其意义如此重大,以致某些伟大的科学家如爱因斯坦等人从来不愿接受它!由此爆发科学史上最伟大的辩论(详见文末链接的《科学史上最伟大的辩论》),爱因斯坦曾向玻尔质疑到:上帝要掷骰子吗(图3)?

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接下来用不确定关系原理来八卦爱情与婚姻,既然是八卦,列位看官就不必太当真咯。氢剑将爱情与婚姻的不确定关系原理表述为:人们无法同时获取爱情与婚姻——年轻时确定对某人有感情时,却常常担心将来会不会在一起(你看,不确定了吧);而当你历经种种磨合终于与她(或他)在一起了,真正的爱情却随风而去了(图4)。

4

爱情的物质基础是一种脑内分泌物的化学物质多巴胺(5)(Arvid Carlsson确定多巴胺为脑内信息传递者的角色使他赢得了2000年诺贝尔医学奖),它是一种神经传送素,主要负责大脑的情欲、感觉,传递兴奋及开心的信息,不幸的是,多巴胺寿命一般为3个月左右,最长也只有30个月左右。

当然,这里说的爱情应该具备这种特征: (产生多巴胺后)洗澡洗得特别干净,刷牙刷得特别用力,半夜里爬起来弹钢琴写的说的唱的都像天才诗人一般才华洋溢,愈肉麻愈觉得有趣每天漫无目的腻在一起,言不及意也决得好有趣等等(黄舒骏《恋爱症候群》歌词)。这与艺术家、哲学家、人类学家们所言的“广义爱情观”不同,是“狭义爱情观”,但真正爱上一个人都有这样一个阶段,但又不可能持久,《维基百科》关于多巴胺有这样一句话:当我们积极做某事时,脑中会非常活络的分泌出大量多巴胺荷尔蒙。它是一种使人类引起欲望的荷尔蒙,但分泌过量会过度消耗体力和热量,导致早死。

5  多巴胺

所以希望爱情之火持续不断燃烧就得透支生命,而希望婚姻长久必须对爱情之火釜底抽薪,自觉应用不确定关系原理指导爱情与婚姻能使理智与情感达到一种奇妙的平衡,或许这是获取幸福生活的秘密,因为我们还有责任、亲情、誓言、承诺,坚守着爱情和婚姻的更多是这些因素,不是电光火石一样的激情。在生活的过程中,通过不断的经营,共同的进步,爱情还可以焕发出新的活力,这才是更广义的爱。爱情与婚姻不确定关系原理的成功典范在我看来同样是集美丽与智慧于一身的林徽因,她与徐志摩、梁思成、金岳霖(图6)的故事告诉我们不是对爱情与婚姻的绝望而是希望!

6

不确定关系原理不仅仅只具有哲学上的意义,该原理被广泛实际运用到许多现代仪器制作(如显微镜、激光仪、超大规模集成电路等)与核物理学、天文学和化学等学科理论研究中。量子力学对世界的改变可能超过了相对论,因此在二十世纪的物理学家中,海森堡需要仰视的只有伟大的爱因斯坦和伟大的玻尔,其他人呢,无论是理论与实验能力俱佳的鬼才费米、会演奏桑巴鼓的天才费曼,还是“性灵出万家,风骨超常伦”的狄拉克(图7),海森堡只需要俯视!

海森堡真的太帅了!

7

 

 

 

分类:量子大师 | 阅读(4387) |评论(8)
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最新评论
 
  • 杨卫民:

    这位海德堡与林徽因确实形神兼似!
    有一点要求教,关于多巴胺,其寿命短,指的是人一生中只有一次分泌这么几个月呢,还是每一次分泌出的多巴胺寿命都有这么几个月?
    根据罗素的经历看,我怀疑,人们分泌此物的次数确实有天才与凡人之别。
    当然,这里还有一个问题,就是“爱情的物质基础是多巴胺”这个判断,是不是真命题,是在一个什么范围内的真理,还有待科学家们一再论证吧?另外,那位提出此论的科学家所说的“爱情”,与艺术家、哲学家、人类学家们所言的概念一致么?这是个逻辑起点,也值得推敲哩!是不是这样,剑帅?

     

  • 黄剑芳:

    呵呵,卫民厉害啊!本文原打算题为《正说、歪说测不准原理》,歪说部分当然是爱情测不准,歪说,是因为不确定啊!

    关于多巴胺,《维基百科》是这样说的:“多巴胺是一种神经递质,用来帮助细胞传送脉冲的化学物质。这种脑内分泌主要负责大脑的情欲,感觉,将兴奋及开心的信息传递,也与上瘾有关。爱情的感觉其实就是脑里产生大量多巴胺作用的结果。……”另外,几年前在一本科普杂志上看到有关动物的多巴胺实验,印象深刻,可惜原文找不到,故有“爱情的物质基础是多巴胺”这个判断,但Arvid Carlsson本人并未下此论调。

    这里说的爱情,借用黄舒骏歌曲《恋爱症候群》歌词应有这样的表现:“(产生多巴胺后)洗澡洗得特别干净,刷牙刷得特别用力,半夜里爬起来弹钢琴”、“写的说的唱的都像天才诗人一般才华洋溢,愈肉麻愈觉得有趣”、“每天漫无目的腻在一起,言不及意也决得好有趣”等等。显然,这与艺术家、哲学家、人类学家们所言的“广义爱情观”不同,是“狭义爱情观”,但真正爱上一个人都有这样一个阶段,但又不可能持久,因为《维基百科》关于多巴胺还有这样一句话:“当我们积极做某事时,脑中会非常活络的分泌出大量多巴胺荷尔蒙。它是一种使人类引起欲望的荷尔蒙,但分泌过量会过度消耗体力和热量,导致早死。”

            人一生中应该可以多次分泌出短命的多巴胺。

  • 杨卫民:

    谢谢剑帅解答!受教了!
    呵呵,不料您会以《恋爱症候群》中歌词来解说“爱情”,嗯,很是深入浅出!
    我也收藏黄舒骏的歌,最喜欢的作品,是《单纯的孩子》,其次还有《雁渡寒潭》《永恒的女子》……

     

  • 黄剑芳: 大学时弹吉他,爱弹《恋爱症候群》,觉得歌词非常有趣,黄舒骏原唱也就一把吉他伴奏。《三跪九叩》,非常之歌啊!
  • 郑佳龄:

    太好了!!!终于找到也嚼得海森堡非常帅的人了!!!!!!~~~~

    自从上完那节量子课以后我就特别喜欢量子力学了!!!

  • 潘祈平: 老师过谦了啊,你也是相当的帅啊
  • 黄剑芳: 谢谢祈平的夸奖!希望刻苦练功,能变帅!
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