2025年的前夕,我们依然在计算中,看来2025年是动脑的一年。12月31日晚上10点,搜狐创始人、董事局主席兼首席执行官、物理学博士张朝阳准时开启2025跨年演讲。
他以普通人一天的经历生动演绎了量子力学在生活和现代技术中的广泛应用,连续3小时直播分享了现代物理学的支柱之一——量子力学,带来一场别样的科学跨年夜。本次活动在搜狐视频全程直播。
从普通人经历量子力学的一天
去年首场跨年演讲中,张朝阳曾推导了被轻松释放电子,形成锂离子在电池中高效地传递能量,进而为各种电器提供动力。
走出家门,路灯依旧明亮,张朝阳指出,钠灯的橘黄色光正是钠的电子在3s和3p能级间跃迁的结果。来到早餐店,面包的材料、咖啡豆和蔬菜的成长都离不开光合作用,这也是量子的过程。
事实上,量子力学早已渗透到我们生活的方方面面。走进办公室,空调中的工质通过氢键的反复断裂和重建调节温度;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物。
甚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;而每个思维的跳跃,都伴随着成千上万的钙离子通过复杂的生化反应进入神经元。
傍晚走在大街上,感受氩气等惰性气体被电流点亮后形成的五彩霓虹灯光。而正在小酌的人会注意到红酒的挂壁现象,这正是由于水分子通过氢键形成较强的表面张力所致。
水中氢键的强度还限定了地球上树木的高度——在蒸腾作用下,氢键形成的锁链有助于抗衡引力,将水从根部输送到树冠。此时,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,这就是极光。
张朝阳解释道,极光的产生源自地磁场对太阳风的屏蔽作用。一般磁场的形成与电流的运动密切相关,而铁磁性的形成是深刻的量子力学现象。大量铁原子聚集形成磁畴,一致排列的磁畴产生了宏观的磁场。
张朝阳提到,核磁共振(MRI)技术则是我们日常生活中与强磁场接触的一个典型例子。核磁共振利用超导线圈产生比地磁场强三万倍的磁场,通过分析氢核自旋变化进行成像,是目前最先进的医学成像技术之一。
晚上回到家中,张朝阳还给出了一些生活实用小建议。他建议晚上及时清洗衣物并保持开窗通风,以避免油点和污渍通过扩散效应渗入衣物中,留下难以去除的痕迹。保持开窗通风则能降低室内氡气的浓度,这种放射性气体长期积聚会对健康造成影响。特别是,氡气在量子隧穿效应的帮助下辐射出α粒子,进入人体内将增加患肺癌的风险。
理解量子力学就理解了世界,相比宇宙人类微不足道
在更广阔的宇宙背景下,张朝阳提到,量子力学正在帮助我们破解宇宙的奥秘。通过光谱分析,科学家可以识别不同星体的元素,甚至通过谱线的红移计算星体的远离速度。
从而揭示了宇宙正在膨胀。量子力学带来的确定性原理告诉我们,在不确定性范围内,我们无法同时准确测量一个粒子的位置和动量。而爱因斯坦的相对论则揭示了时间和空间的相对性。它们共同构成了我们对宇宙认识的基础。
张朝阳感叹道,我们要对人类的智慧感到骄傲,使我们拥有了智慧,拥有了思考能力,知道世界是如此的情况。而量子力学,正是人类智慧的结晶,它不仅让我们理解了世界的底层规律,也让我们看到了自己在宇宙中的渺小。
最后,张朝阳引用了旅行者号拍摄的著名地球蓝点照片,呼吁大家思考我们在浩瀚宇宙中的位置。地球看起来如此脆弱,我们应该珍惜这个唯一能够孕育生命的星球,共同努力保护我们的家园。
本次2025跨年演讲,张朝阳以通俗易懂的方式,向公众普及了量子力学这一深奥而神秘的科学。演讲激发了观众对科学的兴趣,也让大家感受到人类智慧的伟大。量子力学无处不在,它不仅深刻影响着我们的日常生活,也帮助我们理解宇宙的奥秘。让我们共同期待,在量子力学的指引下,人类的未来将更加光明璀璨。
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