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薛定谔的猫变身记
树道   
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先看评语
· 文章采用很特别的方式对光的波粒二象性进行解释,语言幽默富有文学性,但是,文章有很大一部分内容对于非物理专业的读者来说,内容略显模糊,若是在这四次“化身”故事旁附有几句解释可能会好一点。 · 为了将“薛定谔的猫”这一量子物理学范畴的科学问题及相关研究发展以一种简单易懂的形式展现给读者,作者试图用第一人称和拟人化将文章的阅读难度降低,是一个不错的尝试。但是文章并没有很好地将通俗性贯彻下来,文章开头将“波粒二象性”的现象简述为“一颗子弹同时穿过两个孔”,但在后面的内容中充斥着“光子”“波”“量子”等概念,如果读者能将后面的内容完全看懂,那也就没有必要将波粒二象性通俗化了。 · 优点:文章以人们对“量子”概念的认识为主题,以“变身”为线,文字幽默形象,通俗生动。 缺点:1)逻辑关联存在一定问题,文章标题有“薛定谔的猫”,第一段说“小猫咪我已经活过了84个春秋,我的主人薛定谔在1935(此处少一‘年’字)将我创造出来”,但后文“化身子弹”“化身能量子””化身光子“”化身为波“叙述的都是在1935年之前的事情,而最后一节的标题”化身为猫“就更不恰当了。第二段说”替我洗刷掉冤情“”我真是比窦娥还冤呀“,但文字里看不出”冤“在何处。第三段”但是也不是那么容易地就能将我拯救出来的,必须历经九九八十一次磨难啊“,与后文的关联也很弱。 2)”由于当时的物理学家认为能量是连续的,所以当黑体自身的温度不断升高时,它就会散发出频率越来越高的能量,理论上能量最后会趋向无穷大。“本句的科学道理不清晰。 3)存在一定文字错误。如”那时科学家们都认为能量是连续不断(的)“”但是最后得出的结果和实验不符和(合)“等。 总体而言,文章在构思和文笔上都有可取之处,但还应更精细地打磨。 · “薛定谔的猫”是一个耳熟能详的无力小故事,作者将光的波粒二象性的研究历史娓娓道来,以“薛定谔的小猫”的拟人化口吻描述,较为生动。但作者开头以“子弹能否同时穿过两个孔”的问题开头,接着介绍量子、光子、波时缺乏一些逻辑上的联系。“只要上帝不看我就可以同时穿过两个孔”、“能量和光不是连续的”……这些和“子弹穿孔”有什么联系呢?在这些方面作者的阐述还不够清晰,对非物理专业的读者来说会有一些摸不着头脑。 · 以“薛定谔的猫”为主人公讲述量子力学早期历史有创新性。但“薛定谔的猫”是一种量子叠加态,能否比喻为“一颗类似子弹的微小粒子”、“能量子”、“光”、“波”等物理概念或实在? 文章出现公式(德布罗意方程组),小心吓跑一半读者。 另:“可是我的法力在上帝的观察下就会完全失效”——不必是“上帝”,普通观察者即可。

【摘要】薛定谔的小猫咪已经活过84个春秋了,它曾经变身为子弹、能量子、光子、波以及小猫咪,只为脱离上帝的魔爪。 请各位救苦救难的读者,一定要想办法救救我这个小猫咪!

小猫咪我已经活过了84个春秋,我的主人薛定谔在1935将我创造出来,可是他并不是想让我做宠物,当然更不是想将我烤成香喷喷的猫肉,而是更加恶毒地将我扔到一个装有有毒气瓶子的笼子中,并在笼子中放进了放射性元素。

事情到底是怎样子的呢?请大家听我娓娓道来,替我洗刷掉冤情,将我从水深火热的世界中拯救出来。求求你了,一定要将我从水深火热中拯救出来,我真是比窦娥还冤呀!

但是也不是那么容易地就能将我拯救出来的,必须历经九九八十一次磨难啊。

1. 化身子弹

首先大家要能回答一个问题,这是重中之重的关键问题,涉及到能不能将我救出来的关键。

这个问题就是:“一颗子弹能够同时穿过两个有一定距离的小孔吗?”要注意是同时喔!同时!

相信大家都认为这是不可能发生的事情对吧。

其实我就是由这个魔幻的实验变身而来的薛定谔的小猫咪,我拥有着无边无际的法力。

那时候我还是一颗类似子弹的微小粒子,在微观世界中忽然遇到一个上帝。

他刁难地对我说道,”除非你能够同时穿过那两个小孔,否则我就要将你杀死。“

这也就是为什么我会问大家上面那个问题。

这个上帝真是歹毒无比呀!他想我死无葬身之地!!!

幸好这对于我来说不过是一件小儿科的事情。

我在微观世界中,远远地看着那两个小孔,发现周围没有任何人在观察我,于是我就瞬间穿过了那两个小孔。

哈哈!上帝想我死,那是不可能的事!

但是上帝又刁难我说,我在撒谎,要我拿出证据出来。他说他要看着我同时穿过那两个小孔才会相信我,口说无凭。

可是我的法力在上帝的观察下就会完全失效,在上帝眼睁睁的注视中我只能穿过一个小孔,根本不可能穿过两个小孔。

“就说你是个偷鸡摸狗的骗子吧,现在你只穿过一个小孔,从始至终你都在骗我。以为至高无上的神是这么好欺骗,是这么容易蒙混过关的吗?”上帝盯着我奸笑道。

我真是有苦难言啊!我这个法力在别人的观察下是会完全失效的,只能穿过一个小孔。

我不甘心就这样死去,于是我从地球上找来一大堆科学家。这些科学家都是无比诚实,老实巴交的人,我让他们来帮我澄清我没有说谎的事实。

2. 化身能量子

我第一个找的人叫普朗克,他是一位地地道道的理论物理学家。当初慕尼黑的物理学教授叫他不要学物理,还好这个小子没有听他的话,要不我也不可能找他了。

我首先让他研究一个现象,叫做“紫外灾难”。

那时科学家们都认为能量是连续不断,就像一束光看起来像是延绵不断的那样。

所谓的“紫外灾难”就是一个黑体被不断地加热,导致温度不断提高,在这个过程中黑体会不断向外发射出电磁波。

由于当时的物理学家认为能量是连续的,所以当黑体自身的温度不断升高时,它就会散发出频率越来越高的能量,理论上能量最后会趋向无穷大。但是最后得出的结果和实验不符和,这就是当初物理学家臆想的“紫外灾难”。

当时我找到普朗克,让他计算出和实验相符合的那条曲线,他就是据此将我创造出来的。

对的,这时候我已经变身为能量子,也就是普朗克所说的能量应该是一份一份,也就是量子化的,每一小份的能量大小应该是hv。而不是像其它物理学家臆想的那样,能量应该是连续的。

这个就是我的其中一个性质,也就是我为什么能够化身为子弹的重要原因。

可是普朗克提出这个能量子这个概念的时候,他自己也不敢相信。还说他算出来的这个结果,不代表着黑体产生的辐射场本身具有不连续性。

所以上帝说我的证据严重不足,迫于无奈,我只能找下一位物理学家。

3. 化身光子

我找的第二位物理学家叫爱因斯坦,他是被公认为当今世界最伟大的物理学家。

我心想,找到爱因斯坦这个权威来证明,上帝就不会再说我的证据不足了吧。

我让爱因斯坦研究一个实验,也就是著名的光电效应实验,爱因斯坦还因此获得了物理学诺贝尔奖。

由于当时的物理学家认为光也应该是连续的,也就是电磁波应该是连续的。(麦克斯韦方程组证明出光和电磁波是同一种物质)

这个实验是这样的,我让一个人在下面这个电路中,透过窗口射入一束光。一开始这束光的频率比较低,这时候电流表的指针没有出现任何偏转。

Image title

于是我又让那个人不断地增大光照强度,但奇怪的是,这时候电流表的指针仍然没有任何偏转。这让当时所有的物理学家彻底震惊了!

因为按照这些物理学家的观念,光应该是连续的,当增大光照强度的时候,金属板就会吸收到足够的能量,引起其中电子的逃逸,所以应该会产生电流。

但在实际实验中没有观察到有一丝电流产生!

那一群物理学家不甘心,于是又改变了光的频率,将照射光的频率逐渐增大。当入射光的频率增大到某一个特定值时,电流表居然破天荒地偏转了,产生了电流。并且继续增大入射光的频率的时候,仍然会有电流产生。

于是我找到爱因斯坦,在他的脑袋中幻化成一粒粒光子。爱因斯坦兴奋地一拍脑袋说道:“对呀,这里的光应该是光子,应该是不连续的。”

“当光束照射在金属板上时,光子一个一个地打在它的上面。金属中的电子要么吸收一个光子,要么完全不吸收。所以才会有上面的现象。”爱因斯坦解释道。

这时候我才发觉我还是太天真了。

上帝又刁难我说,我相信你是能变成一个个粒子,但这和你能同时穿过两个狭缝有什么关系吗?

4.化身为波

面对上帝的质疑,我彻底没辙了。因为我发现整个物理学界都没有人能够解决这个问题,所以我从文学界搬来了一个救兵,他就是德布罗意!

德布罗意大学本科是学历史的,后来他在的我的指引下,对物理产生了浓厚的兴趣。最后在我的怂恿下,博士转到了物理专业。

于是我立刻就让德布罗意研究当时最难的物理学问题,也就是怎样证明我能同时穿过两个小孔!

这时候德布罗意发挥出他天马行空的想象力,认为光子不应该仅仅是粒子,也可能是波。

这个天才般的想法也正是他从文学那里借鉴过来的,因为在哲学中万事万物都是有其内在矛盾性的。

所以德布罗意认为光子也应该具有其内在矛盾性,他这篇博士论文还因此获得了诺贝尔物理学奖。

他在论文中列出了著名的德布罗意方程组,如下图所示。

Image title

在方程的左边我是粒子,在方程的右边我是波,这一发现让所有物理学家彻底惊呆了。

我既是波,又是粒子?也就是说我既是连续的,又是不连续的?

上帝再次嘲弄我,说我自己都没办法自圆其说,又怎么能相信我能同时穿过两个小孔呢?

其实我想说的是,我既不是波,又不是粒子。但我就是能同时穿过两个小孔,只要…只要上帝瞎了眼,不看我就行。

这样我一定能同时穿过两个小孔!

5.化身为猫

上帝为了惩罚我,找了一个风流倜傥,拥有多位情人的物理学家来反驳我的狡辩。

这个可恶无比的人就是薛定谔,他将我变成了一只猫!

他将我关在一个笼子中,这个笼子里面装着一个一瓶毒药,毒药上面有一个锤子,而锤子由一个开关控制,开关又由放射性原子控制。如果放射性原子发生衰变,就会放出α粒子,触动开关,锤子落下,砸碎药瓶,释放药瓶里面的毒性气体,然后我就会死。

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"已经知道我在一天的时间内,有一半衰变的概率。那么一天过后的我应该是活着,还是已经死了呢?"

上帝说只有当我能回答出这个问题,才能将我从笼子里释放出来,脱离既是活着又是已经死了的叠加状态。

求求救苦救难各位读者,帮我想想办法,将我从既死又活的状态,并且装着毒药的笼子中拯救出来,脱离上帝的魔爪!



注释:

黑体:能吸收射到其上的全部辐射的物体,这种物体就称为绝对黑体,简称黑体。




-完-
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树道 2019-09-06 12:01
感谢评委的批评指正,受益匪浅。
科普作品
薛定谔的猫变身记
树道

学校:北京师范大学

学历:硕士研究生

专业:物理学

职业:学生

评委点评 评语汇总

文章采用很特别的方式对光的波粒二象性进行解释,语言幽默富有文学性,但是,文章有很大一部分内容对于非物理专业的读者来说,内容略显模糊,若是在这四次“化身”故事旁附有几句解释可能会好一点。

2019-09-09 19:46 吴一波 ——

为了将“薛定谔的猫”这一量子物理学范畴的科学问题及相关研究发展以一种简单易懂的形式展现给读者,作者试图用第一人称和拟人化将文章的阅读难度降低,是一个不错的尝试。但是文章并没有很好地将通俗性贯彻下来,文章开头将“波粒二象性”的现象简述为“一颗子弹同时穿过两个孔”,但在后面的内容中充斥着“光子”“波”“量子”等概念,如果读者能将后面的内容完全看懂,那也就没有必要将波粒二象性通俗化了。

2019-09-09 18:14 匿名 ——

优点:文章以人们对“量子”概念的认识为主题,以“变身”为线,文字幽默形象,通俗生动。 缺点:1)逻辑关联存在一定问题,文章标题有“薛定谔的猫”,第一段说“小猫咪我已经活过了84个春秋,我的主人薛定谔在1935(此处少一‘年’字)将我创造出来”,但后文“化身子弹”“化身能量子””化身光子“”化身为波“叙述的都是在1935年之前的事情,而最后一节的标题”化身为猫“就更不恰当了。第二段说”替我洗刷掉冤情“”我真是比窦娥还冤呀“,但文字里看不出”冤“在何处。第三段”但是也不是那么容易地就能将我拯救出来的,必须历经九九八十一次磨难啊“,与后文的关联也很弱。 2)”由于当时的物理学家认为能量是连续的,所以当黑体自身的温度不断升高时,它就会散发出频率越来越高的能量,理论上能量最后会趋向无穷大。“本句的科学道理不清晰。 3)存在一定文字错误。如”那时科学家们都认为能量是连续不断(的)“”但是最后得出的结果和实验不符和(合)“等。 总体而言,文章在构思和文笔上都有可取之处,但还应更精细地打磨。

2019-09-04 20:33 匿名 ——

“薛定谔的猫”是一个耳熟能详的无力小故事,作者将光的波粒二象性的研究历史娓娓道来,以“薛定谔的小猫”的拟人化口吻描述,较为生动。但作者开头以“子弹能否同时穿过两个孔”的问题开头,接着介绍量子、光子、波时缺乏一些逻辑上的联系。“只要上帝不看我就可以同时穿过两个孔”、“能量和光不是连续的”……这些和“子弹穿孔”有什么联系呢?在这些方面作者的阐述还不够清晰,对非物理专业的读者来说会有一些摸不着头脑。

2019-09-04 17:44 匿名 ——

以“薛定谔的猫”为主人公讲述量子力学早期历史有创新性。但“薛定谔的猫”是一种量子叠加态,能否比喻为“一颗类似子弹的微小粒子”、“能量子”、“光”、“波”等物理概念或实在? 文章出现公式(德布罗意方程组),小心吓跑一半读者。 另:“可是我的法力在上帝的观察下就会完全失效”——不必是“上帝”,普通观察者即可。

2019-09-04 08:49 匿名 ——

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