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影視作品中的化學(xué)知識(shí)(8):原子結(jié)構(gòu)→量子力學(xué)→平行空間之閑扯

   原子是化學(xué)變化中的最小微粒。人類對(duì)它的認(rèn)識(shí)也是不斷深入,從古希臘的哲學(xué)家德謨克利特率先提出原

子論(萬物由原子構(gòu)成),到19世紀(jì)初英國(guó)科學(xué)家約翰·道爾頓把原子假說引入了科學(xué)主流,再到現(xiàn)代原

子結(jié)構(gòu)理論,其間經(jīng)歷了很多理論的發(fā)展過程。大體上分為以下五個(gè)階段:



   前三個(gè)理論階段,基本上還是運(yùn)用經(jīng)典物理學(xué)的理論,但自從盧瑟福提出了行星模型后,經(jīng)典物理學(xué)理論

就面臨了窘境。因?yàn)楦鶕?jù)當(dāng)時(shí)的物理學(xué)概念, 帶電微粒在力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)總要產(chǎn)生電磁輻射并逐漸失去能量,

運(yùn)動(dòng)著的電子軌道會(huì)越來越小, 最終將與原子核相撞并導(dǎo)致原子毀滅。由于原子毀滅的事實(shí)從未發(fā)生, 將

經(jīng)典物理學(xué)概念推到前所未有的尷尬境地。 此時(shí),盧瑟福的學(xué)生丹麥物理學(xué)家玻爾,根據(jù)愛因斯坦的光子

學(xué)說,普朗克的量子化學(xué)說,氫原子的光譜實(shí)驗(yàn),盧瑟福的原子模型總結(jié)出了玻爾模型。玻爾模型使人們

對(duì)于原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了量子化時(shí)代,當(dāng)然他的模型還不夠完善,直到一代大牛薛定諤出現(xiàn)。

   薛定諤最為人所知的就是一個(gè)復(fù)雜二階偏微分方程:“薛定諤方程”。這個(gè)方程解法很深?yuàn)W,我們學(xué)原子結(jié)構(gòu)時(shí),只要知道它可以用來描述核外電子的復(fù)雜運(yùn)動(dòng),它有三個(gè)量子數(shù)的解。另一個(gè)著名的就是“薛定諤之貓”又名“薛定諤的貓”,是關(guān)于量子理論的一個(gè)理想實(shí)驗(yàn),薛定諤之貓的概念提出是為了解決愛因斯坦的相對(duì)論所帶來的外祖母悖論。
   量子力學(xué)是描述原子、電子等微觀粒子的理論,它所揭示的微觀規(guī)律與日常生活中看到的宏觀規(guī)律很不一

樣。處于所謂“疊加態(tài)”的微觀粒子之狀態(tài)是不確定的,例如:電子可以幾乎同時(shí)位于幾個(gè)不同的地點(diǎn),直到被觀察測(cè)量(觀測(cè))時(shí),才在某處出現(xiàn)。這種事如果發(fā)生在宏觀世界的日常生活中,就好比:我在家中何處是不確定的,你看我一眼,我就突然現(xiàn)身于某處——客廳、餐廳、廚房、書房或臥室都有可能,而在你看我之前,我像云霧般隱身在家中,穿墻透壁到處游蕩。這種“魔術(shù)”別說常人認(rèn)為荒謬,物理學(xué)家如薛定諤也想不通。于是薛定諤就在1935年編出了這個(gè)“薛定諤的貓”的例子。把一只貓放進(jìn)一個(gè)不透明的盒子里,然后把這個(gè)盒子連接到一個(gè)包含一個(gè)放射性原子核和一個(gè)裝有有毒氣體的容器的實(shí)驗(yàn)裝置。設(shè)想這個(gè)放射性原子核在一個(gè)小時(shí)內(nèi)有50%的可能性發(fā)生衰變。如果發(fā)生衰變,它將會(huì)發(fā)射出一個(gè)粒子,而發(fā)射出的這個(gè)粒子將會(huì)觸發(fā)這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置,打開裝有毒氣的容器,從而殺死這只貓。根據(jù)量子力學(xué),未進(jìn)行觀察時(shí),這個(gè)原子核處于已衰變和未衰變的疊加態(tài),但是,如果在一個(gè)小時(shí)后把盒子打開,實(shí)驗(yàn)者只能看到“衰變的原子核和死貓”或者“未衰變的原子核和活貓”兩種情況。這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)的巧妙之處,在于通過“檢測(cè)器-原子-毒藥瓶”這條因果鏈,似乎將鈾原子的“衰變-未衰變疊加態(tài)”與貓的“死-活疊加態(tài)”聯(lián)系在一起,使量子力學(xué)的微觀不確定性變?yōu)楹暧^不確定性;微觀的混沌變?yōu)楹暧^的荒謬——貓要么死了,要么活著,兩者必居其一,不可能同時(shí)既死又活!

   老魏總結(jié)一句:這個(gè)問題很復(fù)雜,一般人弄不明白:)偉大如當(dāng)代最著名的物理學(xué)家霍金聽了這個(gè)問題也

不禁感慨:“我去拿槍來把貓打死!”
   盡管復(fù)雜,但是人類的智慧是無窮盡的:)格利賓對(duì)這個(gè)問題就提出了平行世界理論,認(rèn)為貓死與貓活這

兩種結(jié)果分屬兩個(gè)獨(dú)立平行且真實(shí)存在的世界,是我們的觀察行為選擇了其中之一為我們的世界。這似乎不僅沒有消除,反倒是增加了人們的困惑。

   可是這種困惑,就給了一干好萊塢的編劇們發(fā)揮的空間了。您看眾多的科幻片中充斥著穿越時(shí)空,平行世界等等科幻概念。反正大家都不清楚怎么回事,所以怎么玄乎怎么扯:)。
   比如說這一部《黑衣人3》:

 



   劇情梗概:月球最高監(jiān)獄,窮兇極惡的伯格羅多星人鮑里斯越獄逃亡。他在1969年犯下邪惡罪行,最終被年輕的K砍掉一只手臂,送入監(jiān)獄。此次他逃脫的目的,就是穿越時(shí)空殺死K。與此同時(shí),J和K一如既往處理各種

外星人引起的混亂,因?qū)︴U里斯的案件三緘其口,兩個(gè)好搭檔心生隔閡?! 湫碌囊惶欤琂發(fā)現(xiàn)K消失不見,周圍更幾乎沒人知道K這個(gè)人。此時(shí)的K已在40年前被鮑里斯殺死,他所建立的A網(wǎng)也不復(fù)存在。在這危急時(shí)刻,伯格羅多星人大舉入侵地球。為了保護(hù)家園,J必須穿越時(shí)空再次改變歷史……
   這部影片中除了大量的外星人這個(gè)噱頭外,核心的科幻內(nèi)容就是穿越時(shí)空,然后觸發(fā)不同的事件,從而改

變歷史的走向。就好像你若不想薛定諤的貓死,但當(dāng)你觀察時(shí),發(fā)現(xiàn)貓死了,你就穿越回去,再觀察一次,直到觀察到貓活著的這個(gè)結(jié)果才罷休。當(dāng)然,影片中的觸發(fā)事件的關(guān)系鏈更復(fù)雜,所以需要五維空間的高級(jí)生命格里芬的高速運(yùn)算的幫助,特工J才知道怎樣的事件會(huì)導(dǎo)致怎樣的結(jié)果。

   另一部更扯的是多年前華人功夫明星李連杰闖蕩好萊塢拍的一部《救世主》:



   劇情大概:未來世界里,宇宙間有一種平行空間,在平行空間里,可以居住著兩個(gè)完全一樣的人。他們可

以有一樣的遭遇、一樣的生活,但絕對(duì)不會(huì)碰在一起。  在某一個(gè)平行空間中,加布里爾(李連杰飾)

是一名MAV的干警,雖然是警察,但是因?yàn)榇蟛糠值木用穸挤罟胤?,所以他的工作無非都是些例行公事的

巡邏和調(diào)查等等,回到家里有美麗溫柔的妻子迎接他,小日子過得實(shí)在而安定?! ∫惶欤趫?zhí)行任務(wù)的

時(shí)候,加布里爾突然遭到一大群特警和一個(gè)與自己長(zhǎng)相一樣的陌生人的圍捕。在逃生的路上,他發(fā)現(xiàn)自己

一下子擁有了強(qiáng)大的力量,他可以輕易騰空飛起,也可以隨便揮一拳把一輛汽車打出丈外。更令他驚奇的

是,那個(gè)與他一模一樣的人開始暗中跟蹤并企圖謀殺他。  經(jīng)過幾次死里逃生,加布里爾了解到,原來

在平行時(shí)空中,存在著125個(gè)不同時(shí)空身份的加布里爾,而那個(gè)追殺他的人正來自于另外一個(gè)空間--現(xiàn)名余

洛,正在穿梭各個(gè)時(shí)空,將其他時(shí)空身份的加布里爾逐一殺死,每殺一個(gè)人,他們倆的功力都會(huì)增加一份

,現(xiàn)在加布里爾就是余洛的最后一個(gè)目標(biāo),兩名宇宙特工為了追緝余洛也來到了地球?,F(xiàn)在加布里爾必須

和功力暴漲的余洛決一死戰(zhàn)……
   唉,自己和自己決一死戰(zhàn),你不知道可以有量子力學(xué)的“疊加態(tài)”哦,難道不能和平相處嗎?:)


  

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你造嗎,薛定諤的貓到底是什么意思?
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