林心小筑

生僻词 · 量子力学版——这回是真看不明白了 | Lewis博士

文章授权转自风云之声

导读

这首《量子力学生僻词》是袁老师的朋友——Lewis博士听了《化学生僻字》之后有感而发所作。至于为什么叫生僻词,那当然是因为歌词里面其实没什么生僻字。“我们量子力学的术语有特别多,不管你多学霸,总有你不认识,人类智慧的精华,一字一句都是知识……”好吧,这回是真看不明白了……

视频链接

哔哩哔哩:

https://www.bilibili.com/video/av53551098

完整歌词

词/唱/pv:Lewis博士

作曲/原唱:陈柯宇

我们量子力学的

术语有特别多

从偏振到坍缩

总有你不认识

人类智慧的精华

一字一句都是知识

薛定谔偷偷学猫叫

德布罗意开始波动

爱因斯坦赌输了上帝

海森堡邀玻尔散步

光电效应

黑体辐射

巴尔末猜公式

线性光谱

双缝干涉

量子纠缠

非定域性

对称破缺

渐近自由

介子衰变

CP破坏

哈密顿量

拉格朗日

夸克禁闭

三种色荷

振子耦合

频率趋同

自旋统计

内禀磁矩

规范场论

量子泡沫

轨道跃迁

势垒贯穿

泡利不容

简并能级

费米曲面

共形反常

我们量子力学的

术语有特别多

不管你多学霸

总有你不认识

人类智慧的精华

一字一句都是知识

现在全世界遇事

不决量子力学

不相信的就看看贝尔不等式

聪明的人会发现

上帝ta真的掷骰子

叠加状态

隧穿效应

超距作用

角量子数

杨米尔斯

质量缺口

正反湮灭

兰姆位移

标准模型

Z玻色子

戴森级数

霍金辐射

费曼圈图

摄动理论

重整化群

路径积分

并行计算

多重比特

真空期望

易辛模型

精细结构

奇异粒子

拓扑相变

弱同位旋

我们量子力学的

术语有特别多

不可思议的事

颠覆你的认知

人类智慧的精华

一字一句都是知识

现在全世界各地

到处崇尚科学

读书的孩子骄傲地把头抬起

我们中国墨子号

精确接受光子信号

东方玄学自测不准原理

青春的故事没有不自量力

作者自述

大家好我是Lewis博士,一个还没出版的科幻作者。这首《量子力学生僻词》是我听《化学生僻字》(化学生僻字 | 科技袁人)有感而发所作,因为我觉得原曲《生僻字》里的那一长串四字排比确实很适合用来罗列术语。至于为什么叫生僻词,那当然是因为歌词里面其实没什么生僻字。

首先为什么是量子力学?

量子力学是现代材料科学的基石,在我还未出版的《智者》系列小说中也多次提到和论及该理论。当然这并不是什么新鲜事,已经有很多各种各样的作品以量子力学作为素材,并且将会越来越多,这种趋势是不可避免的。量子力学已经在现代科技中占据了重要的位置,未来也将继续发挥它无穷的潜力。

举一个最近比较火的例子––––芯片。芯片的制造实际上就是微观世界的结构设计,这需要晶格理论,能带理论,比如黄昆的晶格动力学和半导体物理就是这方面的重要基础,而这些内容实际上都是以量子物理为奠基发展起来的,毕竟量子物理是微观世界最为基本的自然规律。

大家可能知道薛定谔的波动方程,所谓能带理论其实就是计算多个粒子的波函数的叠加。也就是说,芯片的设计实际上是在设计微观世界的波函数,这些函数的计算是极其复杂的,需要熟练掌握关于偏微分方程的数学技术,所以华为的总裁任正非才会说数学家很重要。

再比如说,历史上著名的关于光谱强度的精细结构问题就可以由泡利发展的波动力学中偏微分方程的特征函数来计算和解释,更深入的计算就需要用到量子电动力学,也就是QED。可以说,量子计算的本质就是计算波函数。

在写词的准备阶段,我专门去看了一遍网上田光善老师的量子力学视频教程。海森堡和玻尔散步的故事其实就是我在田老师的课程里听到的。

比较巧的是我刚录完这首歌就在北大碰到了田老师,不过他并不认识我,因为我其实是数学系的。

我看到网上有些评论说量子力学并没有推翻经典力学,事实上,田光善老师在课程的开头就讲过:量子力学是一个比爱因斯坦相对论更奇葩的怪胎。从确定性走向不确定性,从精确预测走向概率分布,这是在关于自然的哲学原理层面上的颠覆,如此都不能算是推翻吗?这种变化完全可以用翻天覆地来形容,爱因斯坦所谓的上帝不掷骰子恰恰就是对哥本哈根学派离经叛道之理的接受不能。

下面对歌词里的部分内容作一个说明:

提到拉格朗日是因为狄拉克发明的矩阵力学是对拉格朗日分析力学的继承;

夸克禁闭是因为夸克有三色,只有当总色为白色时粒子才稳定,所以夸克无法单独存在,这就是夸克禁闭;

渐近自由指的是强力在距离越近的条件下越弱的现象,这意味着如果两个粒子距离越近反而越“自由”;

介子衰变这句我想指的其实是K介子衰变,因为杨振宁和李政道发现宇称不守恒的最初始源就是K介子在两种镜像下有不同的衰变行为。当时科学家们认为这两种衰变是由不同的粒子产生的,但杨振宁和李政道断言它们其实是同一种粒子,并大胆地提出了宇称不守恒;

内秉性质指的是在微观世界中的概念比如角动量其实并不是由经典物理那样的旋转引起的,而是某种可以用角量子描述的内秉属性;

戴森级数在计算重整化时会遇到;

杨米尔斯理论太困难了,它甚至促进了数学家在四维拓扑方向上的发展,杨米尔斯理论的质量问题数学上还未解决;

路径积分由费曼提出,他考虑的是两点之间所有的可能路径并进行积分;

真空期望在这里指的是希格斯机制的真空期望值。

音乐是我最重要的业余爱好,在我的小说里也有很多对音乐的描写,比较有意思的是我在去年描了一段mix,然后就出了张艺兴的那个节目《即刻电音》。

当然这只是一个巧合,我在今年年初的时候给某平台递过一个策划,因为他们在贺岁档的表现奇差,可以说是血本无归,然后就有了《我是唱作人》和《乐队的夏天》这两款综艺。虽然他们并没有给我署名,还把我直播数学奥林匹克国家队选拔的企划给否了,不过提倡原创音乐毕竟是一件好事,所以也就无所谓了。

今年的国际数学奥林匹克竞赛,也就是IMO,会在7月份举行,到时候我可能会录几期评论视频,并继续宣传和推进关于数学国家队选拔的直播企划。他们否定这个企划的理由是不能出圈,不过我个人认为这完全取决于制作的水平。

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