2025量子力学跨年夜: 人类智慧的缩知识点,带领大家走进了一个无处不在、却神秘莫测的微观世界。
睁开眼,量子力学的阳光
每天睁开眼,第一缕阳光来自太阳表面的黑体辐射。张朝阳从起床睁眼开始,介绍了太阳的量子特性。他利用维恩公式,解释了太阳辐射能量最强部分正好落在我们眼睛能够感知的频率范围内,这也决定了人眼的视力极限。
起床后的第一件事可能是刷牙,而电动牙刷的刷毛由高分子材料构成,动力来源于锂电池,锂的最外层电子只有一个,这使它能够轻松释放电子,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,量子力学的城市
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。
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,量子力学的霓虹
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。此時,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。
对量子力学的思考
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。量子力学带来的定量思维方式,让我们逐渐了解物质的构成、宇宙的演化。
张朝阳感慨道,我们要对人类的智慧感到骄傲,使我们拥有了思考能力,知道世界是如此的情况。量子力学是我们理解世界的基础,从人体的生理机制到宇宙的诞生,都离不开量子力学的解释。
生活实用小建议
张朝阳还给出了一些生活实用小建议:
- 晚上及时清洗衣物并保持开窗通风,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。
结语
2025年的跨年演讲是一场对量子力学的科普盛宴,它让我们认识到量子力学的普遍性和重要性。从日常生活的点点滴滴到宇宙的奥秘,量子力学无处不在,是人类智慧的缩影。让我们敬畏自然,拥抱科学,在量子力学的指引下,探索更广阔的世界。
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