摘要：\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXuEoPa6ClCxav\" img_width=\"1080\" img_height=\"321\" alt=\"這兩朵小烏雲，一朵引起了相對論的革命，一朵引起了量子論的革命\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E但是在21世紀初的時候，我們發現儘管做了這麼多的努力，儘管物理學有了巨大的進步，但是現在天空遍佈烏雲，還不是兩朵烏雲，基本上看不到天。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXuEnw5CbONMYS\" img_width=\"640\" img_height=\"224\" alt=\"這兩朵小烏雲，一朵引起了相對論的革命，一朵引起了量子論的革命\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E大家肯定會想，既然有三種力是同一種東西，沒有道理說另外一種是特立獨行的。

"\u003Cdiv\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FR93cQ4gD9w2PYU\" img_width=\"1080\" img_height=\"159\" alt=\"這兩朵小烏雲，一朵引起了相對論的革命，一朵引起了量子論的革命\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cblockquote\u003E\u003Cp\u003E愛因斯坦有一個名言，這個宇宙最不可理解的地方就在於它竟然是可以理解的。我們竟然可以通過數學和物理的方式去去描述宇宙、預言宇宙。\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fblockquote\u003E\u003Cp\u003E上節課我們講到，到了1900年，20世紀第一天的時候，開爾文勳爵——他也是熱力學的一個大牛，做了一個演講，他認爲現在的物理學晴空萬里，只有兩件事情我們還不清楚，他把這個事情稱爲\u003Cstrong\u003E“物理學天空中的兩朵小烏雲”\u003C\u002Fstrong\u003E。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp9.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXuEnuv9ONhO9t\" img_width=\"640\" img_height=\"273\" alt=\"這兩朵小烏雲，一朵引起了相對論的革命，一朵引起了量子論的革命\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E一個事情叫做邁克爾遜-莫雷實驗，還有一個事情叫做黑體輻射。只不過當時人們就是沒想到，\u003Cstrong\u003E這兩朵小烏雲，一朵就引起了相對論的革命，還有一朵引起了量子論的革命\u003C\u002Fstrong\u003E。整個經典物理學在一個非常戲劇性的情況下突然之間分崩離析，整個物理學大廈一下子全部倒下來了。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E前面我們講了其中一朵如何引發了相對論的革命，今天我們來講量子論革命。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E這段波瀾壯闊的革命時期，湧現出了很多物理學史上非常偉大的科學家。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXuEnvE2edYXs4\" img_width=\"640\" img_height=\"701\" alt=\"這兩朵小烏雲，一朵引起了相對論的革命，一朵引起了量子論的革命\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E1900年，馬克斯·普朗克研究黑體輻射問題，發表普朗克公式，提出能量不是連續的，成爲量子論的開創性工作。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E1905年，愛因斯坦用光量子理論解釋光電效應。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E1913年，尼爾斯·玻爾對原子軌道進行量子化，提出新的原子結構模型。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E1925年，海森堡提出了一種可以從根本上解決量子化的矩陣力學。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E1926年，薛定諤發表波動方程。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E除此之外，還有狄拉克、德布羅意、費米、泡利、波恩、盧瑟福、居里夫人、洛倫茲等等，這些物理學家都是在這一時期做出貢獻的人物。他們非常深刻地改變了物理學的面貌，這是物理學史上最傳奇的年代，它的故事非常多，大家有空可以去看一下。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E【物理之美 精彩提要】\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E到底量子力學的核心是什麼意思？\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E就像我們中學在物理課上學到的那樣，傳統的物理學是決定論的，就是說給定了某一個時刻的所有條件，你可以完全確定地算出下一個時刻的狀態。比如老師告訴你在T=0的時候小球狀態怎麼樣，你可以非常準確地算出T=1的時候這個小球狀態是怎麼樣的。從牛頓開始，幾百年以來，所有的物理學家都是這麼認爲的。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E但是按照概率波的解釋，量子力學帶給我們的一個觀念是，所有的物理都是不確定的\u003C\u002Fstrong\u003E。換句話說，哪怕我準確地算出了這個小球怎麼運動，我也不知道N個時刻之後小球的位置在哪裏。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E我只能用一種可能性，用一種概率來描述它，就是說這個小球可能有不同的運動方向，但是我只能告訴你某個方向它的可能性是最大的，某個方向可能性小一點，某個方向可能性更小。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E這個觀點就在非常徹底的層次上改變了物理學的面貌。我們原來以爲物理學是門非常精密、唯一的科學，但是現在量子論告訴我們，物理學的本質是什麼，物理學不是告訴你會發生什麼，\u003Cstrong\u003E物理學的本質是告訴你可能發生什麼，這個可能性是怎麼分佈的\u003C\u002Fstrong\u003E。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E所以這就是對經典物理觀的徹底破壞，它是比相對論在某種意義上更加徹底的一場革命。如果說相對論只不過是把你的三觀顛覆了一下，量子論等於是把傳統物理學的三觀連着轉了三個圈，然後再用一個大錘子徹底把它打成碎片。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E量子論離經叛道到什麼程度，當時很多偉大的物理學家都不能接受量子論這個觀點，代表人物就是愛因斯坦。他堅決不相信物理學是一種描述可能性的學問，所以他說過一句非常有名的話，叫做“上帝不擲骰子”。他認爲物理學一定是確定的，邏輯嚴密的，一環扣一環的。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E當時愛因斯坦就和量子派的代表人物尼爾斯·玻爾進行了科學史上非常有名的長時間的爭論。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E在玻爾看來，物理學是由實驗決定的，如果實驗認爲上帝是擲骰子的，那麼我們就必須認爲量子論這種觀點是對的。他也說了一句很有名的話，他說\u003Cstrong\u003E愛因斯坦你不要去指揮上帝應該怎麼做\u003C\u002Fstrong\u003E，上帝不是說你喜歡它怎麼樣就怎麼樣，\u003Cstrong\u003E上帝自有它行事的邏輯\u003C\u002Fstrong\u003E。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E從這場爭論到現在爲止，我們確實做了很多實驗，來看看上帝究竟擲不擲骰子。到今天爲止，不管深層次的原因怎麼樣，至少從表面上看來，我們發現量子論確實是對的，就是上帝在表面上至少是一個擲骰子的上帝。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E所以量子論的這種觀點雖然很奇特，但是至少今天我們不得不認爲量子論這種觀點確實是宇宙的本質，\u003Cstrong\u003E物理學可能是一個不確定的科學，它告訴我們的是概率。量子疊加和量子糾纏\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E從今天回過頭去看，我們認爲量子論是一種關於態的理論，量子論最奇怪的一點就是認爲一個物體的量子態是可以疊加的，叫做疊加態。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E打個比方，我們扔一顆骰子，但是我們把它罩住，不讓看見。這個骰子狀態是什麼樣的呢，它可能是1，可能是2，可能是3，或者是1，或者是2，或者3，或者4，或者5，或者6，這是經典的物理學的一種看法。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E量子論不一樣，量子論認爲這六個態是疊加的，換句話說它不是“或者”、“可能”的關係，它是一種“而且”的關係。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E用量子語言來說，如果我們把一個骰子遮住，它的態是怎樣的，它又是1，又是2，又是3，又是4，又是5，又是6，這六個態是疊加在一起的，量子論認爲這個骰子是一個疊加態。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E所以這就是量子論裏面最不好理解的一個概念，\u003Cstrong\u003E它認爲所有可能的情況都是互相疊加的\u003C\u002Fstrong\u003E，換句話說一個物體它同時具有所有的可能性，這種可能性的分佈是怎樣的，就按照我們剛纔說的薛定諤方程。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E量子論還有一種更加奇怪的東西，叫糾纏態，就是說兩個量子態它可能是互相纏繞的。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E什麼意思，我們打個比方。有兩隻手套，我們把它放在兩個箱子裏。但是我們不看，不知道哪個箱子裏是左手套，哪個箱子裏是右手套。這時候按照量子論的說法，每個箱子裏的手套的態都是疊加的，它是左手套加上右手套的疊加，它又是左手套又是右手套。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E這兩個箱子還處在一個量子糾纏態裏面，哪怕你把箱子運到宇宙的兩個邊緣，它們之間離多少光年都是一樣，只要一個箱子打開的時候，它的狀態會瞬間地影響到另外一個箱子，這叫做量子糾纏。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E但是大家不要以爲這聽起來像一個神話，量子糾纏確確實實可以在實驗中被測試到，而且有實用價值。大家可能聽說過，最近有很多這樣的發展，量子計算機、量子通信、量子加密，我國前幾年也發射了“墨子號”量子通信衛星。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E還有一種叫做量子隱態傳輸，所有的這些前沿技術都是建立在剛纔我們說的，量子疊加態和量子糾纏態這個基礎之上的，你確確實實可以利用它來做一些事情。通信也好，加密也好，包括什麼叫隱態傳輸，就是說我可以在不知道這個盒子裏面的量子什麼態的情況下把它複製，把它傳送到另外一個地方。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E大家在科幻小說裏肯定看到過，一個人走到這裏，然後把我掃描一遍，把我分解掉，突然間傳送到另外一個星球上面，量子隱態傳輸乾的就是這個事情。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXuEnvWFxAzoNy\" img_width=\"400\" img_height=\"226\" alt=\"這兩朵小烏雲，一朵引起了相對論的革命，一朵引起了量子論的革命\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E量子論這個東西聽起來非常奇怪，非常顛覆大家的常識，但是量子論對實實在在的技術推動是有很大作用的。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E現代科學兩大支柱，相對論和量子論，相對論有一定實用，但是沒有那麼多實用。但是\u003Cstrong\u003E量子論確確實實改變了整個人類社會的技術\u003C\u002Fstrong\u003E。有人曾經做過一個估計，今天世界上的GDP有1\u002F3都是和量子技術有關的，建立在量子論基礎上的。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E最簡單的，沒有量子論，我們就不理解半導體的原理，就沒有集成電路，沒有電子學，我們今天任何電器，計算機什麼的都沒有。所以量子論雖然在自然哲學觀上很奇怪，但它確確實實是推動人類社會技術進步的一個非常重要的動力，也是對人類社會改變最大的現代科學的一個東西。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E物理學的終極目標\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E量子論還是20世紀早期的事情，現在物理學最前沿的研究在研究什麼？\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E經過2000多年的發展，物理學家發現，我們自然界中的所有現象都可以簡化爲四種力：引力、電磁力、強相互作用力和弱相互作用力。今天我們的物理學用廣義相對論描述引力，用量子場論描述其他三種力。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXuEnw5CbONMYS\" img_width=\"640\" img_height=\"224\" alt=\"這兩朵小烏雲，一朵引起了相對論的革命，一朵引起了量子論的革命\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E大家肯定會想，既然有三種力是同一種東西，沒有道理說另外一種是特立獨行的。我們物理學如果有終極目標的話，肯定是把所有的力都統一在一起。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E物理學現在就缺一個東西，就是把廣義相對論和量子場論再拔高一步，發展出一種大統一理論，或者叫做萬能理論的東西，現在這是物理學的一個終極目標。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E現在很熱門的理論，大家可能聽說過的超弦、M理論，就是進行這種大統一理論嘗試的例子。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXuEnwLAOiWPuG\" img_width=\"640\" img_height=\"708\" alt=\"這兩朵小烏雲，一朵引起了相對論的革命，一朵引起了量子論的革命\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E超弦又有另外一個很奇怪的推論。平常認爲宇宙是四維的，有三維的空間，還有一維的時間。但是在超弦看來，如果把最基本的單位看成一個弦的話，我們的宇宙就是十維的。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E很奇怪，十維怎麼想象？爲什麼我們平時看到的只有四維呢？它認爲有六個維度是被蜷縮起來的，平時我們看不見。有四個維度是開放的，三維空間和一維時間。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E這是一個最前沿的東西，我們就暫時提一提，大家理解說這是物理學家現在正在追求的目標，什麼時候可以達到當然不知道，也有可能很快達到，也有可能遙遙無期，甚至人類整個歷史都滅絕了也不一定能夠達到這個理論。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E物理學的天空遍佈烏雲\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E但是，我們還有一個問題，就算我們建立了大統一理論，難道物理學就結束了嗎，或者說一切都完美了嗎？我們又記得在20世紀初的時候，大家說物理大廈已經建完了，物理學的天空晴朗無邊、萬里無雲，只有兩朵小小的烏雲，當然後來沒想到這兩朵烏雲引發了革命。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E現在一百年過去了，我們把當初的物理學大廈徹底地摧毀了，我們重建了兩座新的大廈，量子論、相對論，我們做了更多的工作。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXuEoPa6ClCxav\" img_width=\"1080\" img_height=\"321\" alt=\"這兩朵小烏雲，一朵引起了相對論的革命，一朵引起了量子論的革命\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E但是在21世紀初的時候，我們發現儘管做了這麼多的努力，儘管物理學有了巨大的進步，但是現在天空遍佈烏雲，還不是兩朵烏雲，基本上看不到天。哪怕有了大統一理論，我們還是有着非常非常多不能解釋的問題。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E我隨便舉兩個例子。暗物質，我們平時所以爲的普通的物質在我們整個宇宙裏只佔4%點幾，5%不到，暗物質佔多少呢，23%。暗能量就更加多了，按照能量算的話，它佔了整個宇宙的72%。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXuEoPt9XWTcwq\" img_width=\"433\" img_height=\"246\" alt=\"這兩朵小烏雲，一朵引起了相對論的革命，一朵引起了量子論的革命\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E這都是近20年來發現的東西。在20年裏面我們對宇宙的認識發生了天翻地覆的變化，在20年前，我們幾百年來所有的物理學都只研究了4%。霍金寫《時間簡史》的時候還根本不知道有暗能量這種東西，這是非常非常全新的一個認識。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E哪怕這個大統一理論完成了，它能不能解釋暗物質、暗能量我們還是不知道，有可能我們需要全新的物理學。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E這只是隨便的一個例子，在現代物理學的上空，類似這樣的烏雲還有很多，就是說物理學還有非常多的我們還不知道的未知的領域，我們對人類、對這個宇宙奧祕的探索肯定還有很長的路要走。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E【加入一席會員】\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E《物理之美》爲一席會員獨享課程，共6節，分爲前科學時代、經典物理學、相對論、量子論、量子場論、大統一理論六個部分。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXF6GPy1i1T6Zz\" img_width=\"640\" img_height=\"325\" alt=\"這兩朵小烏雲，一朵引起了相對論的革命，一朵引起了量子論的革命\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E一席會員權益包括\u003Cstrong\u003E持續更新的萬象課程\u003C\u002Fstrong\u003E與\u003Cstrong\u003E一席2018紀念紅本\u003C\u002Fstrong\u003E。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E【歡迎入羣】\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E已經購買會員的朋友，請加一席客服\u003Ci class=\"chrome-extension-mutihighlight chrome-extension-mutihighlight-style-1\"\u003E微信\u003C\u002Fi\u003E：\u003Cstrong\u003Eyi\u003Ci class=\"chrome-extension-mutihighlight chrome-extension-mutihighlight-style-1\"\u003Exi\u003C\u002Fi\u003Ehuiyuan \u003C\u002Fstrong\u003E進入會員羣，我們會邀請講課老師在線解答大家的問題。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FR6oCbmc2vK1AhW\" img_width=\"1080\" img_height=\"62\" alt=\"這兩朵小烏雲，一朵引起了相對論的革命，一朵引起了量子論的革命\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E"'.slice(6, -6), groupId: 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