說起量子化學,你能想到什么?
粒子? 海浪? 各種難懂的定理? 還有什么?
很多人都覺得量子化學離我們很遙遠。 它不能帶來經(jīng)濟收入,也不能作為聚會上的談資,更不能用來尋找伴侶、升職加薪。
但它構成了我們的世界、我們的生活,甚至我們自己。 如果你想了解我們生活的世界,就了解我們的世界正在發(fā)生什么,我們自己正在發(fā)生什么。 這樣,量子化學就是一切的基礎。 它比物理學更小、更微觀。 可以說是一切的基礎。
但量子化學確實很難而且無聊。 一開始我買了幾本量子化學的書,但太困了,沒能全部看完。 他們不僅記得粒子和波的關系和特征,而且什么也不記得。
然而這本書讓我對量子化學有了真正的認識,那就是《如何和你的狗談論量子化學》。
你是不是覺得這個名字挺諷刺的,狗能學,我為什么不能學呢?
但打開書后,我發(fā)現(xiàn)人類可能比狗差一點,尤其是當這里的狗說連傻狗都知道相對論時,我開始懷疑自己。
為了拉攏狗,我硬著頭皮開始讀這本書。 看著它,我被上面有趣的例子和論點吸引了,第一次開始了解量子化學。
本書用狗的日常生活來說明量子世界,并用小狗、松鼠和狗來代替這些復雜難懂的概念。 其實我不能說完全理解了,也讓我這個化學考了37分(120滿分)的好奇孩子對上面的一些概念有了一點理解。
例如量子隧道效應。
這個概念的一般解釋是,電子等微觀粒子可以穿透或穿過勢壘的量子行為,盡管勢壘的高度小于粒子的總能量。
我實在不明白這個概念。
本書中解釋說,對于特別窄的勢壘,電子有一定的概率會在禁區(qū)的另一左側找到它們。 穿過這個勢壘后,電子不再受到束縛,它們以與開始時相同的能量離開勢壘,回到廣闊的空間。
觀察實驗的人會發(fā)現(xiàn),進入粒子中的一小部分(例如百萬分之一)只是簡單地穿過障礙物,就好像障礙物根本不存在一樣。
從某種意義上說量子物理的書,電子在穿過甚至不允許它們進入的區(qū)域時從勢壘下方滑過。
嗯,我這里還是有一點模糊的認識,有了示意圖,感覺好一點了。
作者又加了一句,就像一只壞狗在籬笆下打洞一樣。
嘿嘿,我立刻就明白是怎么回事了!
另一個例子是量子糾纏。 一般的解釋是,復合系統(tǒng)中不能寫為其子系統(tǒng)狀態(tài)的張量積的狀態(tài)稱為糾纏態(tài)。
這……這是什么東西啊。 每個詞我都認識,但不知道它們之間有什么聯(lián)系!
量子糾纏的解釋可能會好一點。 一般的解釋是,無論兩個粒子相距多遠,一個粒子的變化都會影響另一個粒子的現(xiàn)象,也就是說,無論兩個粒子相距多遠,從根本上來說它們仍然是相互聯(lián)系的。
這個解釋聽起來有點甜。
如果再舉個例子,就有點不清楚了。
一個沒有載體的粒子分裂成兩個粒子,它們的載體一定是相反的,但在觀察到它們的載體之前,它們是隨機的,對一個粒子的觀察會立即影響另一個粒子。
我覺得這個例子讓概念變得更加模糊,只要看概念就能理解。
與上面相比,本書中的例子更容易理解。 作者的反例是兩只狗,它們都可以處于兩種狀態(tài)之一:醒著或睡著。 如果兩只狗彼此完全分開,那么在這個雙狗系統(tǒng)中可以有四種狀態(tài):兩只狗都睡著,兩只狗都醒著,杜魯門醒著或兄弟睡著,杜魯門睡著而兄弟醒著。
把兩只狗放在一起,讓它們互動,兩只狗就會建立起一種關系。 如果杜魯門睡著了,兄弟就醒了。 所以兄弟會叫醒杜魯門。 反之亦然。 這樣就會發(fā)現(xiàn)要么兩只狗都醒著,要么兩只狗都睡著了量子物理的書,不會出現(xiàn)一只醒著一只睡著的情況。 四個州變成了兩個州。
這種關聯(lián)使我們能夠知道一只狗的狀態(tài),而無需檢測另一只狗的狀態(tài)。 如果他知道哥哥醒了,那么杜魯門也一定醒了。
書中這樣的例子還有很多,將冗長的量子化學概念轉化為生活中通俗易懂的例子,幫助讀者理解。 他用非常輕松有趣的語言,輕松愉快地詮釋了量子化學的世界。
如果你對自然科學感興趣,如果你想從微觀層面更多地了解世界,如果你是懸疑迷,那么從這本書中你可以從粒子的角度了解到太陽鏡是如何工作的,多元宇宙是如何存在的存在,不確定性原理是什么,空間傳輸是否可能,等等有趣的知識。
其實對于我們普通人來說,可能是有趣而無用的知識。 但它也讓我們更多地了解我們生活的世界,思考它可能會很有趣。