“在2025年的前一个小时,咱们还在核算,看来2025年是动脑子的一年。”
12月31日晚上10点,搜狐创始人、董事局主席兼首席执行官、物理学博士张朝阳按时敞开2025跨年讲演。他以普通人一天的阅历生动演绎了量子力学在日子和现代技能中的广泛使用,接连3小时直播共享了现代物理学的支柱之一——量子力学,带来一场异样的科学跨年夜。本次活动在搜狐视频全程直播。
从普通人阅历“量子力学”的一天,讲到1990年“旅行者号”拍照的闻名“地球蓝点”相片,在张朝阳看来,了解了量子力学,就了解了物质的构成,也可以看到咱们在国际中的藐小。他慨叹道,“咱们要对人类的才智感到自豪,使咱们具有了才智,具有了考虑才能,知道国际是如此的状况。”
从清晨到夜晚 普通人被量子力学“分配”的一天
上一年首场跨年讲演中,张朝阳曾推导了被誉为“二十世纪最巨大的理论”——广义相对论。连续前一年的传统,本次讲演集合现代物理学的另一大支柱——量子力学。张朝阳以“日子在量子力学的国际里”为主题,结合普通人从早到晚的日常日子,展示了量子力学怎么悄然无声地渗透到咱们周围的每个细节。近三个小时的讲演,张朝阳共享了原子的核外电子排布、跃迁发光、量子隧穿等27个物理知识点,带领咱们走进了一个无处不在、却神秘莫测的微观国际。
“每天睁开眼,榜首缕阳光来自太阳外表的黑体辐射。”张朝阳从起床睁眼开端,介绍了太阳的量子特性。他使用维恩公式,解说了太阳辐射能量最强部分正好落在咱们眼睛可以感知的频率范围内,这也决议了人眼的视力极限。他举例说,起床后的榜首件事可能是刷牙,而电动牙刷的刷毛由高分子资料构成,动力来源于锂电池,锂的最外层电子只要一个,这使它可以轻松开释电子,构成锂离子在电池中高效地传递能量,进而为各种电器供给动力。走出家门,路灯仍旧亮堂,张朝阳指出,钠灯的橘黄色光正是钠的电子在3s和3p能级间跃迁的成果。来到早餐店,面包的资料、咖啡豆和蔬菜的生长都离不开光合效果,这也是量子的进程。
事实上,量子力学早已渗透到咱们日子的方方面面。走进办公室,空调中的工质经过氢键的重复开裂和重建调理温度;电脑处理器内上亿个晶体管和显示屏中的LED灯板,都是量子力学能带理论的直接产品。乃至人们每一句话的传播速度,都受到了量子力学能量分立的影响;而每个思想的跳动,都伴随着不计其数的钙离子经过杂乱的生化反响进入神经元。
黄昏走在大街上,感触氩气等惰性气体被电流点亮后构成的彩色霓虹灯火。而正在小酌的人会注意到红酒的“挂壁”现象,这正是由于水分子经过氢键构成较强的外表张力所构成的。水中氢键的强度还限制了地球上树木的高度——在蒸腾效果下,氢键构成的“锁链”有助于抗衡引力,将水从根部输送到树冠。此刻,远方的天空中,电磁扰动下的氮气和氧气闪烁着红绿色光与蓝色光,这便是极光。
张朝阳解说道,极光的发生源自地磁场对太阳风的屏蔽效果。一般磁场的构成与电流的运动密切相关,而铁磁性的构成是深化的量子力学现象。很多铁原子集合构成磁畴,共同摆放的磁畴发生了微观的磁场。张朝阳说到,核磁共振(MRI)技能则是咱们日常日子中与强磁场触摸的一个典型比如。核磁共振使用超导线圈发生比地磁场强三万倍的磁场,经过剖析氢核自旋改变进行成像,是现在最先进的医学成像技能之一。
晚上回到家中,张朝阳还给出了一些日子有用小主张。他主张晚上及时清洗衣物并坚持开窗通风,以防止油点和污渍经过分散效应进入衣物中,留下难以去除的痕迹。坚持开窗通风则能下降室内氡气的浓度,这种放射性气体长时间积累会对健康构成影响。特别是,氡气在量子隧穿效应的协助下辐射出α粒子,进入人体内将添加患肺癌的危险。
了解量子力学就了解了国际 比较国际人类微乎其微
在更宽广的国际布景下,张朝阳说到,量子力学正在协助咱们破解国际的奥妙。经过光谱剖析,科学家可以辨认不同星体的元素,乃至经过谱线的红移核算星体的远离速度。然后提醒了国际正在胀大。量子力学带来的定量办法,是人类探究国际的要害东西。
一起,恒星的演化也离不开量子力学。凭借理论核算,咱们乃至不止知道太阳现已活了四五十亿年,咱们也知道太阳将会持续再活四五十亿年。乃至于知道恒星的晚期,它们正凭借量子力学中的费米子简并压“拼死一搏”。当简并压与引力可以完成平衡时,恒星将构成相对安稳的白矮星和中子星。不然,它将历经爆破,或许焚烧殆尽,或许构成黑洞残留在国际间。
讲演中,张朝阳还叙述了NASA发射的“旅行者号”怎么凭借量子技能勘探国际。自1977年起,这两艘国际飞船就向国际深处进发,至今现已飞出了太阳系,在必定的减速后持续以每秒17公里的速度向半人马座飞行。它们的动力来源于量子力学,使用钚核衰变的射线加热金属并转化为电能,推进飞船持续前进。1990年,旅行者号回望地球拍下了闻名的“地球蓝点”相片,展示了地球在众多国际中的藐小。
“国际之大,地球仅仅一个小点,而地球上的芸芸众生是国际小点里更小的点。”张朝阳慨叹,“国际如此宽广,地球真的是微乎其微。应心存敬畏,不要把每个人每天碰到什么事情当回事,由于人生就那么一会儿就过去了。”按规划寿数,2025年旅行者号将会耗尽终究一点能量,从此中止与人类联络。或许数万年之后,当地球消失的时分,而旅行者号可能会碰到其他星系生物,成为人类才智文明存在的仅有证明。
正是量子力学,让国际万物以特定的结构和规矩存在,刻画了这个国际周围的全部,从水、空气,到人类自己。没有量子力学,国际将是无序的灰烬。张朝阳称,“咱们要为咱们人类的巨大而感到自豪,由于经过几千万年的进化、两百万年的演化以及一万年的农业文明,咱们大脑超凡开展,使咱们具有了才智,具有了考虑才能,咱们了解了量子力学,咱们了解了全国,知道国际是如此的状况。”
讲演期间当跨年钟声敲响之际,张朝阳为咱们送上新年寄语,他主张咱们学点心理学能自我调理坚持好心境,要每天运动、多吃蔬菜水果;一起要折腾做事情,寻觅各种时机;管好现金流、不要负债。“期望咱们在2025年都可以有所斩获、有所前进,可以很宽余地、有成就地、有意义地度过。”
化学键是构成物质国际的根底 科技将推进人类一往无前
为了深化了解多彩的国际,了解为何“假如没有量子力学,国际将是一堆灰”。钟声响起后,张朝阳持续共享深究安排结构的根底——化学键的成因。在讲演后半程,他用近1小时扼要推导了化学键的成因,用写满五个黑板的数理公式硬核解析物质的根本构成方法。
要从量子力学的视点了解化学键的成因,首先要把握玻恩-奥本海默近似。在氢离子分子中,两个原子核的运动与核外电子的运动有显着的差异。玻恩-奥本海默近似经过假定原子核在体系中的方位近似不变,将问题分红两步:榜首步求解核外电子的波函数,再使用电子的性质求得关于两个原子核的有用势能再求解。
使用变分法求得核外电子的波函数后,不难发现核外电子在体系中首要起到“粘合剂”的效果。张朝阳形象地用一个家庭故事来比方这一进程。他解说道,两个原子核具有相同的电荷,彼此间存在库伦排斥力,似乎是一对正处于对立中的爸爸妈妈。但是,这个家庭中的孩子(电子)则起到了桥梁效果,紧密地将爸爸妈妈联络在一起,保证了家庭的安稳,也便是分子结构的安稳。
经过精妙的数学运算,张朝阳进一步解说,终究得到的有用势能与两个原子核的间隔相关。这个势能曲线有一个最低点,意味着当原子间的间隔到达某个临界值时,化学键就会构成。正是有了化学键,咱们才得以具有氧气、水以及其他很多的物质方式。“咱们日子的国际,不再是金木水火土,而是元素、分子、金属、蛋白质、DNA,乃至是咱们的大脑结构。一切这全部,都是量子力学的成果。”张朝阳总结。
在讲演的互动环节,张朝阳还与现场听众讨论了当前科技范畴的热点问题,包含AI大模型、量子核算、生命科学以及室温超导等。他表明,在量子力学和资料科学的前沿范畴,新的一年有望迎来更多打破,这将为人类社会带来深远的革新。
此外,针对网络上关于量子力学的“文明炒作”现象,张朝阳期望今日的讲演能给它迎头痛击。他着重,量子力学不仅是笼统的理论,而是经过紧密的核算和试验验证的一套科学办法。“量子力学是物理学的一个重要分支,它解说了微观国际的规矩,一切的物质构成都遵从这一根本规矩。”
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