12月31日晚上10点ღ★★✿，搜狐创始人ღ★★✿、董事局主席兼首席执行官ღ★★✿、物理学博士张朝阳准时开启2025跨年演讲ღ★★✿。他以普通人一天的经历生动演绎了量子力学在生活和现代技术中的广泛应用ღ★★✿，连续3小时直播分享了现代物理学的支柱之一——量子力学的诸多精彩ღ★★✿，带来一场别样的科学跨年夜ღ★★✿。本次活动在搜狐视频全程直播ღ★★✿。

　　从普通人经历“量子力学”的一天ღ★★✿，讲到1990年“旅行者号”拍摄的著名“地球蓝点”照片ღ★★✿，在张朝阳看来ღ★★✿，理解了量子力学ღ★★✿，就理解了物质的构成ღ★★✿，也能够看到我们在宇宙中的渺小ღ★★✿。他感慨道ღ★★✿，“我们要对人类的智慧感到骄傲ღ★★✿，使我们拥有了智慧ღ★★✿，拥有了思考能力ღ★★✿，知道世界是如此的情况ღ★★✿。”

　　在最后ღ★★✿，他更是亲自下场ღ★★✿，以定量的方式了解物质的基本构成方式——分子键ღ★★✿。通过满满5个黑板的公式推导ღ★★✿，张朝阳找到令分子结构稳固下来的势能凹点ღ★★✿，“物理课是计算课ღ★★✿，只有下场亲自来算一算才能找到真正的感觉ღ★★✿，才能知道这个基本的单元是怎么构成的ღ★★✿。”

　　在当下ღ★★✿，量子力学尤其是薛定谔的猫ღ★★✿、观察者效应和量子纠缠等概念已经广为人知ღ★★✿。尽管在公众眼中ღ★★✿，谈论量子力学更像一种哲学探讨ღ★★✿，甚至被赋予了神秘学和玄学的标签ღ★★✿，使得这些概念显得高深莫测shaonianabinღ★★✿。然而ღ★★✿，实际上量子力学是基于大量实验和观察得出的经验总结ღ★★✿，是一门非常实际和“接地气”的科学ღ★★✿。

　　量子力学的发展史是人类探索物质结构的近代史ღ★★✿。这段历史可以从19世纪末汤姆孙发现阴极射线的本质是电子流ღ★★✿，紧接着卢瑟福基于散射实验提出原子的卫星模型讲起ღ★★✿。彼时ღ★★✿，经典物理学已经发展得相当成熟ღ★★✿，以至于开尔文勋爵在世纪之交发表了他著名的关于“两朵乌云”的演讲ღ★★✿。

　　但“实际当时不止是两朵乌云ღ★★✿，”张朝阳解释ღ★★✿，“其实到处都是乌云ღ★★✿。”他用火山爆发的不安定比喻这个特殊的时间点ღ★★✿，指出比热问题ღ★★✿、黑体辐射问题ღ★★✿、光电效应问题ღ★★✿、以太的本质等等其实都仍悬而未决ღ★★✿，并正对经典物理学的根基发起挑战ღ★★✿。张朝阳认为ღ★★✿，“正是无数多的问题ღ★★✿，才导致人类充满好奇心ღ★★✿。”

　　无数的迹象都在预示着j9九游会官方登录ღ★★✿，一场科学革命的风暴即将来临ღ★★✿。继承了普朗克和爱因斯坦的量子化假设shaonianabinღ★★✿，玻尔在深入研究原子光谱之后ღ★★✿，提出了轨道量子化的假设ღ★★✿，正式宣告了量子力学时代的到来ღ★★✿。进入20世纪20年代ღ★★✿，海森堡ღ★★✿、薛定谔和狄拉克等人沿着实验中的线索ღ★★✿，逐步构建并完善了整个量子力学的理论框架ღ★★✿。如今已经深刻认识ღ★★✿：量子力学是描述物质基本单元及其组合规则的基础理论ღ★★✿。它与张朝阳去年的演讲主题——描述时间与空间的广义相对论——相互呼应ღ★★✿，共同组成了现代物理学的坚实基础ღ★★✿。

　　作为物质结构的“基本法”ღ★★✿，量子力学无处不在ღ★★✿。在这一次跨年演讲中ღ★★✿，张朝阳选择从普通人平常一日的视角来探讨量子力学对生活的影响ღ★★✿。

　　他从每天早晨醒来看到的第一缕阳光讲起ღ★★✿，这缕晨曦关联着太阳整体的活动ღ★★✿。太阳实际上是一个巨大的气球ღ★★✿，在它的内部正发生着氘核的聚变反应ღ★★✿。核聚变的过程是由量子力学主导的ღ★★✿，在太阳内部1500万℃的环境下ღ★★✿，氘核的动能并不能完全克服彼此之间的库伦排斥ღ★★✿，但它们仍能借助量子世界独有的隧穿效应走到一起ღ★★✿，形成氦核ღ★★✿。聚变释放的巨大能量使得太阳维持着和引力的平衡ღ★★✿，并逐渐将太阳表面加热到5800 K（开尔文ღ★★✿，温度单位）ღ★★✿。

　　阳光其实是这个5800开尔文的表面的黑体辐射ღ★★✿。根据维恩位移定理ღ★★✿，黑体辐射的峰值波长和温度乘积是个常数

　　太阳黑体辐射的峰值波长是500 nmღ★★✿，整个黑体辐射谱的谱峰其实恰好落在人眼的可见光波长（380 nm到750 nm）范围内ღ★★✿。

　　张朝阳解释ღ★★✿，其实这不是巧合ღ★★✿，恰恰是太阳的量子性质和漫长的自然选择塑造了眼睛ღ★★✿，我们眼睛对大于500 nm的光波最为敏感ღ★★✿。他继续猜想ღ★★✿，假设有另一个恒星ღ★★✿，它的表面温度很可能不是5800 K而是比如7000 Kღ★★✿。生活着这一恒星附近的生命感知的“可见光”ღ★★✿，根据维恩定理应该被修正到200 nm到300 nmღ★★✿。原来ღ★★✿，清晨看到的第一缕阳光背后的全部故事ღ★★✿，字里行间已经全是“量子力学”ღ★★✿。

　　早起之后去刷牙ღ★★✿，牙刷的刷毛是合成的高分子材料ღ★★✿，量子力学决定了这样一种高分子材料的结构ღ★★✿。有的人可能偏好电动牙刷ღ★★✿，驱动牙刷的是锂电池ღ★★✿。原子核电子有壳层结构ღ★★✿，而锂的最外层只有一个电子ღ★★✿。这一特殊结构让它能够被轻松电离形成锂离子ღ★★✿，在电池中高效地传递能量ღ★★✿，进而为各种电器提供动力ღ★★✿。锂电池的应用范围极其广泛ღ★★✿，不只是能驱动牙刷那么小的东西ღ★★✿，更是能驱动几吨重的车高速行驶ღ★★✿。

　　开着车在路上ღ★★✿，夜间的路灯还没有熄灭ღ★★✿。如果灯光是黄色的ღ★★✿，那它很可能是钠光灯ღ★★✿。钠有11个核外电子ღ★★✿，它们中会有2个电子先充满1s能级ღ★★✿，8个电子填满2s和2p能级ღ★★✿，共同组成满壳的内层ღ★★✿。剩下的一个电子会填充到量子数n=3的能级ღ★★✿，但和氢原子不同ღ★★✿，这个电子感受到的正电荷会被10个内层电子屏蔽掉一部分ღ★★✿。从径向波函数来看j9九游会官方登录ღ★★✿，3s轨道会比3p轨道的波函数更深入内层一点ღ★★✿，受到的屏蔽效应更小一点ღ★★✿。

　　张朝阳用一套“清宫剧”来形容这个过程ღ★★✿，如果将核电荷比作皇帝ღ★★✿，3s轨道就是一个经常呆在外面的妃子ღ★★✿，偶尔才会进一趟紫禁城ღ★★✿。这样以来ღ★★✿，她了解到的皇帝就不够全面ღ★★✿。而3p轨道的角动量更大ღ★★✿，更经常要待在外面ღ★★✿，进紫禁城的机会就更少了ღ★★✿。这样一来ღ★★✿，它们之间就会出现些许差异shaonianabinღ★★✿，最终表现为3p轨道比3s轨道能量更高一点ღ★★✿。正是电子在这两个能级的跃迁产生了波长为589 nm的黄光ღ★★✿，即路灯的灯光ღ★★✿。这个波长的光穿透能力更强ღ★★✿，更可以避免被水分子和二氧化碳等分子吸收ღ★★✿，使得路灯在不晴朗的天气依然能照的很远ღ★★✿。这背后其实也是量子力学ღ★★✿。

　　在进公司之前先到早餐店吃点早餐ღ★★✿。咖啡ღ★★✿、面包和里面夹的蔬菜ღ★★✿，它们都是通过光合作用生产出来的ღ★★✿。阳光会在叶绿素的辅助下ღ★★✿，将水分子分解成氧和活性氢ღ★★✿，这也是一个量子过程ღ★★✿。活性氢与二氧化碳结合ღ★★✿，才形成了碳水化合物ღ★★✿，也就是早餐的主要成分ღ★★✿。张朝阳总结道ღ★★✿：“在你吃东西的时候ღ★★✿，你吃的是量子的过程ღ★★✿。”

　　到工位上ღ★★✿，一天的工作从先把空调调整到合适的温度开始ღ★★✿。空调的制热或者制冷要以来热力学循环来实现ღ★★✿，其中ღ★★✿，利用工质的相变来储存和传递热量可以提高循环效率ღ★★✿。

　　从液态到气态的转变ღ★★✿，其实是氢键和分子间力的打破和重建的过程ღ★★✿，这也是量子力学ღ★★✿。打开电脑ღ★★✿，CPU（中央处理器）和GPU（图形处理器）开始工作ღ★★✿，它们都由以亿计的晶体管组成的“电子大脑”ღ★★✿，而晶体管则是量子力学半导体能带理论结出的硕果ღ★★✿。

　　无论是生活ღ★★✿，还是工作ღ★★✿，量子力学都带来了足够多的便利ღ★★✿。甚至于ღ★★✿，开会ღ★★✿、聊天时候ღ★★✿，量子力学也正在默默提供支持ღ★★✿。声音的传播遵循关于振幅u的波动方程

　　依赖于温度T和空气的绝热指数γღ★★✿。根据能量均分原理ღ★★✿，假设单位体积内有N个空气分子的话ღ★★✿，他的内能就是

　　对像氮气和氧气这种双原子分子ღ★★✿，算上平动ღ★★✿、转动和振动一共有6个自由度ღ★★✿，对应7个能量口袋ღ★★✿，也即α=7/2ღ★★✿，可以计算出绝热指数为γ=1.28ღ★★✿。然而ღ★★✿，根据声速可以测算出ღ★★✿，常温下空气实际的绝热指数是γ=1.4ღ★★✿。

　　“经典力学解释不了ღ★★✿，”张朝阳强调ღ★★✿，“比热问题曾是历史上一个很大的问题ღ★★✿。”这个矛盾源自在常温下ღ★★✿，双原子分子振动自由度是隐藏起来的ღ★★✿。在经典力学的视角ღ★★✿，能量是连续取值的ღ★★✿，只要有自由度ღ★★✿，就会有对应的能量激发ღ★★✿。然而ღ★★✿，量子力学表示ღ★★✿，微观粒子的能级其实是分立的ღ★★✿。平动和转动的能级差小ღ★★✿，能级分布的特别密集ღ★★✿，近似能看为连续取值ღ★★✿。然而ღ★★✿，振动的能级间隙非常大ღ★★✿，常温下空气分子的能量并不能激发振动能级ღ★★✿，可以近似视振动自由度不存在ღ★★✿。此时ღ★★✿，5个自由度对应的绝热指数恰好为γ=1.4ღ★★✿，解释了实验结果ღ★★✿。

　　不仅如此ღ★★✿，工作需要用电脑ღ★★✿、需要交流ღ★★✿，更需要开动脑筋ღ★★✿。开动脑筋也离不开量子力学ღ★★✿。在沉思的时候ღ★★✿，脑部的神经元会大量吞吐钙离子来传递信号ღ★★✿。微观上ღ★★✿，钙离子的吞吐主要是与细胞膜上称之为“离子泵”的蛋白相关ღ★★✿。

　　离子泵的工作离不开量子力学ღ★★✿，钙离子的穿越ღ★★✿，是一种复杂的生物化学反应ღ★★✿。张朝阳提醒ღ★★✿，“这都是量子力学ღ★★✿，当你们在微笑或者看着思考的时候ღ★★✿，你们的脑子都在进行量子的过程ღ★★✿。”

　　结束了忙碌的一天ღ★★✿，已是华灯初上时ღ★★✿，夜幕下的都市充斥着霓虹灯和大屏幕发出的光彩ღ★★✿。霓虹灯发光也是一种量子现象ღ★★✿。氩气——或者是其它惰性气体——通上高压电后会被激发ღ★★✿，一段时间后能级回落到基态ღ★★✿，同时将多余的能量转化为各种颜色的光ღ★★✿。

　　而显示屏普遍采用LED（发光二极管）来制造ღ★★✿，它通电发光也可以用量子力学能带理论来解释ღ★★✿。在通电后ღ★★✿，LED正负极在电压作用下会分别产生一个带正电的空穴和一个带负电的电子ღ★★✿。它们随即会跃迁到同一个能带上ღ★★✿，形成不稳定的耦合体系ღ★★✿。随着耦合体系逐渐衰变ღ★★✿，电子空穴对相互湮灭ღ★★✿，释放出光子ღ★★✿。无论是被动式的LED显示屏发出的白光ღ★★✿，还是主动式LED显示屏发出的三原色光ღ★★✿，都离不开量子力学的加持ღ★★✿。

　　忙碌了一天后ღ★★✿，很多人喜欢通过小酌来放松自己ღ★★✿。优质的红酒会向舌尖释放着单宁独特的涩味ღ★★✿，也会杯壁上挂出滴滴“酒泪”ღ★★✿。这一现象称为马朗戈尼效应ღ★★✿，“眼泪”是由于液体表面张力不均匀形成的液滴ღ★★✿，而表面张力与极性分子的氢键密切相关ღ★★✿。以水为例ღ★★✿，量子力学保证了每个水分子都精确张开成104.5度角ღ★★✿。这种结构加剧了电子分布不均ღ★★✿，靠近氧的一端带上负电ღ★★✿，而氢的一端则是正电ღ★★✿。两个水分子靠近时ღ★★✿，它们会像两个偶极子一样首尾衔接ღ★★✿，最后形成一长串分子链ღ★★✿。

　　氢键的存在决定了极性分子比如水有更强的内聚力ღ★★✿，也就有更强的表面张力ღ★★✿。看着窗外婆娑的树影时ღ★★✿，张朝阳提示ღ★★✿，树的生长高度上限也与氢键有关ღ★★✿。树木顶部由于水分蒸发会形成相对负压shaonianabinღ★★✿，驱动着水分子从根部沿着毛细纤维管往上输送ღ★★✿，这就是蒸腾作用ღ★★✿。微观上ღ★★✿，氢键使水分子连成长链ღ★★✿，提高了水输送的效率ღ★★✿。直到树长到一定高度ღ★★✿，长链在重力作用下崩裂ღ★★✿，限制了水的输送能力ღ★★✿。

　　不仅如此ღ★★✿，氢键在自然界中有更多的作用ღ★★✿。比如生物体内的DNA双螺旋结构ღ★★✿，碱基对之间正通过氢键相互配对ღ★★✿，稳固着整个DNA链ღ★★✿。

　　静静地让思维逐渐发散ღ★★✿，想起了最近在北方经常能看到的极光ღ★★✿，它是太阳风和地磁场带来的奇观ღ★★✿。太阳风本质是带电粒子ღ★★✿，遇到地磁场会被偏转到两极ღ★★✿，激发大气中的氧原子和氮离子/分子ღ★★✿。从激发态回落后ღ★★✿，根据能级的不同ღ★★✿，它们将分别发出绿光和蓝光ღ★★✿，也就是我们所看到的极光ღ★★✿，这也是一个量子过程ღ★★✿。

　　事实上ღ★★✿，极光是地磁场保护地表生命时产生的副产品ღ★★✿。那地磁场时怎么形成的？张朝阳表示ღ★★✿，这个问题很复杂ღ★★✿，目前普遍接受的说法是由地球地核外核的液态金属流动形成的ღ★★✿。比较明确的是ღ★★✿，磁场的形成离不开环流ღ★★✿。

　　单看一个铁原子ღ★★✿，它有26个核外电子ღ★★✿，其中20个组成了内层ღ★★✿，剩下六个会排列到10个3d轨道上ღ★★✿。根据洪特规则和泡利不相容原理ღ★★✿，6个电子中会有四个单独排列ღ★★✿，自旋都朝一个方向ღ★★✿。整个铁原子的磁矩即正比于它们的总角动量 J

　　磁畴整合了磁矩ღ★★✿。如果磁畴也同向排列ღ★★✿，就能产生宏观的磁场ღ★★✿，这就是铁磁性的起源ღ★★✿。小到冰箱贴指南针ღ★★✿，大到电机里面的永磁转子ღ★★✿，磁铁已经是日常生活中不可或缺的物件ღ★★✿。“铁磁性就是一种量子效应ღ★★✿，”张朝阳笑道ღ★★✿，“应用太广了ღ★★✿，是不是说明了量子力学无处不在？”

　　磁场强度有高低之分ღ★★✿，普通人能接触到的最强磁场通常是在进行核磁共振检查时体内的磁场ღ★★✿。核磁共振是一种量子技术ღ★★✿，但它与核辐射无关ღ★★✿。它的“核”是指通过探测人体内氢原子核的自旋与外加旋转磁场的共振现象ღ★★✿，分析其弛豫时间ღ★★✿，从而重构出骨骼ღ★★✿、大脑甚至肿瘤的图像ღ★★✿，为现代医学诊断提供了清晰的依据ღ★★✿。

　　核磁共振需要用到大于1.5 T（特斯拉ღ★★✿，磁感应强度单位）的磁场ღ★★✿，强度约为地磁场的三万倍ღ★★✿。产生并维持这么强的磁场ღ★★✿，必须用到几乎没有电阻的超导线圈ღ★★✿。超导是一种公认的宏观量子现象ღ★★✿，BCS（巴丁-库珀-施里弗）理论利用量子力学的基本原理ღ★★✿，为常规超导提供了相当好的理论解释ღ★★✿。张朝阳进一步补充ღ★★✿：“目前运用的超导都是低温超导ღ★★✿，需要用到液氦来冷却ღ★★✿。高温超导和常温超导是当前的热点ღ★★✿，希望未来能够有所突破ღ★★✿。”

　　用一场发散来放松大脑后ღ★★✿，伴随夜色回到家里ღ★★✿。一天结束ღ★★✿，身上的很多衣服都需要清洗ღ★★✿，比如沾上泥点的鞋ღ★★✿、滴上油点的衣服ღ★★✿。张朝阳建议大家要尽快清洗这些衣物ღ★★✿，“当天或者隔几天一定要马上洗ღ★★✿，否则会洗不掉ღ★★✿！”

　　它意味着如果衣服的界面上有一处比如泥点ღ★★✿，随着时间的漂移ღ★★✿，浓度会往衣物内扩散ღ★★✿。张朝阳提醒ღ★★✿，“如果经过一年后再去洗ღ★★✿，它们会扩散得非常深ღ★★✿，根本洗不掉ღ★★✿。”

　　方程中常数 D 被称为扩散系数ღ★★✿，它的取值反映了微观视角下扩散现象的本质ღ★★✿，需要运用量子力学去计算ღ★★✿。小的油分子或者泥点分子ღ★★✿，进入衣服这种高分子的结构中ღ★★✿，背后是微观相互作用的影响ღ★★✿。另一个类似的例子是ღ★★✿，两块金属放到一块会互相渗透ღ★★✿，铜和铁放一起久了就分不开ღ★★✿，这也是典型的扩散现象ღ★★✿，“简单的洗衣服也是受物理支配的ღ★★✿，同样包含着量子的过程ღ★★✿。”

　　洗完衣服忽然发现ღ★★✿，家里空气怎么那么闷？张朝阳提醒大家要多开窗通风换气ღ★★✿，让空气进来ღ★★✿。一来是降低二氧化碳浓度和消除异味ღ★★✿，保持室内空气清新ღ★★✿，二来更重要的是就降低室内氡气的浓度ღ★★✿。土壤和部分建材比如大理石中不可避免地会含有微量的铀ღ★★✿，它们会先经历α衰变到钍234ღ★★✿，再经β衰变到镤234……最后到衰变末态氡222会以气体的形式释放到空气中shaonianabinღ★★✿。

　　氡气的半衰期是3.8天ღ★★✿，它会辐射出α射线ღ★★✿，也就是氦核ღ★★✿。氦核比较重ღ★★✿，不太能穿透皮肤ღ★★✿，在体外不会有太大的危害ღ★★✿。但如果氡气通过呼吸进入肺部ღ★★✿，α射线直接打击肺泡ღ★★✿，会提升罹患肺癌的概率ღ★★✿。

　　α衰变的本质是氦核的量子隧穿ღ★★✿。氡222本身是一个很大的原子核ღ★★✿，其中里面的两个质子两个中子有概率抱团成能量更低的氦核ღ★★✿。按经典力学ღ★★✿，它们四个应当会一直被束缚在强相互作用的势阱中ღ★★✿。但量子力学使得它们有概率能够越过这个势垒ღ★★✿，逃出大核的束缚ღ★★✿，宏观来看ღ★★✿，即是氡核辐射出了α粒子ღ★★✿。

　　打开窗会发现今年的冬天不太冷ღ★★✿，这让人想到温室效应ღ★★✿，这一效应背后也有量子力学“推波助澜”ღ★★✿。一开始已经提到ღ★★✿，太阳光来自太阳的黑体辐射ღ★★✿，大气对这个频段的光是透明的ღ★★✿，它们可以无阻碍地到达地面ღ★★✿，加热地面ღ★★✿。而另一方面ღ★★✿，地球也有黑体辐射ღ★★✿，然而地表300 K左右的温度对应的峰值波长就不是可见光了ღ★★✿，而是红外光ღ★★✿。

　　如果红外光能够穿透大气出射ღ★★✿，使得地球保持热量交换的平衡ღ★★✿，地球就不会变热ღ★★✿。但如果大气中存在很多二氧化碳ღ★★✿，二氧化碳的两个碳氧双键的振动转动能级差相对较小ღ★★✿，恰好会被红外光激发ღ★★✿。这样一来ღ★★✿，大气中的二氧化碳吸收ღ★★✿、截留了本来应当辐射到宇宙空间中的能量ღ★★✿，使得地球温度逐渐升高ღ★★✿，这就是温室效应的起源ღ★★✿。

　　想起夜里看到的星空ღ★★✿，张朝阳感叹ღ★★✿：“我们学了那么多物理ღ★★✿，作为一个小小的人类居然理解了这个世界ღ★★✿。”他提起在数千年以前ღ★★✿，人类还认为世界是大平板ღ★★✿，大平板底下有一个大的乌龟驼着ღ★★✿，上面有半个锅台扣着天顶ღ★★✿，上面镶嵌着各种星星ღ★★✿。“他们会疑惑为何这个世界这么乱七八糟ღ★★✿，而经过数千年的发展ღ★★✿，我们现在居然完全知道了这个世界是如此简单j9九游会官方登录ღ★★✿。”

　　张朝阳将目光投向星辰ღ★★✿，眨着眼的星星和太阳是一样的ღ★★✿，无非是在进行各种核反应ღ★★✿。一直呆在地面的人类是怎么知道这件事的？其中的技巧是元素光谱分析ღ★★✿：通过分析望远镜中收集的星光ღ★★✿，再与常见元素的光谱做比对ღ★★✿，如果出现了氢原子的谱线ღ★★✿，那么这个星辰一定含有氢ღ★★✿；如果出现了氦ღ★★✿、碳的谱线ღ★★✿，那么星体也一定存在氦和碳ღ★★✿。“所谓的秀才不出门却知天下事shaonianabinღ★★✿，”他说ღ★★✿，“人类待在这里ღ★★✿，不用去星球ღ★★✿，也知道天上的星星这么简单ღ★★✿，这也是量子力学的力量ღ★★✿。”

　　通过分析光谱ღ★★✿，还可以推测出星星的运动速度和距离ღ★★✿。事实上ღ★★✿，星光的光谱与地面测得的光谱必然有所差距ღ★★✿，这个差距来源于多普勒效应ღ★★✿。如果光过来的时候ღ★★✿，星体正在远离我们ღ★★✿，我们接受到的光波长会变长ღ★★✿，频率会变小ღ★★✿，叫红移ღ★★✿；反之ღ★★✿，正在靠近我们的星体频率会变大ღ★★✿，称为蓝移ღ★★✿。令人惊奇的事ღ★★✿，最后人类发现ღ★★✿，无论是哪个方向的星体都在远离我们ღ★★✿，而且是在加速远离ღ★★✿。原来ღ★★✿，这是宇宙在膨胀ღ★★✿。现在我们也已经知道膨胀的规律ღ★★✿，它需要满足哈勃定律

　　其中 v 是星体远离地球的速度ღ★★✿，D 是星体与地球的距离ღ★★✿，即速度正比于距离ღ★★✿，而比例系数 H0 称为哈勃常数ღ★★✿。它是如此之简单ღ★★✿，武装上物理学ღ★★✿，人类发现宇宙再浩渺无边ღ★★✿，也依旧很简单ღ★★✿，就那些东西ღ★★✿。

　　“我们不只知道天下的恒星都一样ღ★★✿，”张朝阳说ღ★★✿，“甚至不只知道太阳已经活了四五十亿年ღ★★✿，我们也知道太阳将会继续再活四五十亿年ღ★★✿。”一旦了解了恒星是如何形成的ღ★★✿，自然也可以预测它的末日ღ★★✿。一般恒星的末日ღ★★✿，是白矮星ღ★★✿、红矮星ღ★★✿、暗星（黑矮星）ღ★★✿、中子星或者黑洞ღ★★✿。恒星的最终形态是什么ღ★★✿，一般取决于它的质量ღ★★✿。起初ღ★★✿，恒星会利用核聚变放出的热量来抵抗引力坍缩ღ★★✿。燃烧殆尽后ღ★★✿，大质量的恒星会经历一次超新星爆发ღ★★✿，如果剩下来的质量 M 小于1.44 M⊙（太阳质量ღ★★✿，天体常用质量单位ღ★★✿，折合1.989×10^30 kg）ღ★★✿，它的结局就是白矮星ღ★★✿。

　　由于组成白矮星的费米子遵循量子力学中的泡利不相容原理ღ★★✿，它们之间会产生简并压ღ★★✿，白矮星正利用这样一种“量子压强”来抵抗自身质量引起的引力坍缩ღ★★✿。这个白矮星非常稳定ღ★★✿，将永久这么下去ღ★★✿，在宇宙间这么永久存在下去ღ★★✿。这里1.44 M⊙称为钱德拉塞卡极限ღ★★✿，在以往的直播课上ღ★★✿，张朝阳已经利用量子力学结合狭义相对论ღ★★✿，详细地推导过这一极限ღ★★✿。

　　如果 M 大于1.44 M⊙ღ★★✿，质量会突破电子的简并压这“第一道防线公里ღ★★✿，形成中子星ღ★★✿。中子星利用中子的简并压抵抗引力坍缩ღ★★✿，如果它的质量再大于3 M⊙ღ★★✿，这个“第二道防线”也抵挡不住了ღ★★✿，整个星体最终会变成黑洞ღ★★✿。总结来说ღ★★✿，即

　　作为世界的基本法则ღ★★✿，不仅是地面的物理学ღ★★✿，“天文里面也要用量子力学ღ★★✿，天体是一个巨大的实验室ღ★★✿，很多物理理论在天体上用上ღ★★✿。”张朝阳总结shaonianabinღ★★✿。

　　黑洞是一种奇特的星体ღ★★✿，它可以特别大ღ★★✿，银河系中间就有一个巨大的黑洞ღ★★✿，将整个银河系束缚在它周围转动ღ★★✿。当两个黑洞合并的时候ღ★★✿，巨大的引力变化会在时空上形成一道波折振荡j9九游会官方登录ღ★★✿，称为引力波ღ★★✿。爱因斯坦早在1916年预言了它的存在ღ★★✿，近100年后人类借助高精度的激光干涉测量技术ღ★★✿，终于看到了13亿年前的一个36 M⊙的黑洞和29 M⊙合并时发出的一道时空涟漪ღ★★✿。

　　为了了解世界ღ★★✿，人类也发明了许多探测工具j9九游会官方登录ღ★★✿。1977年美国NASA发射了向两个方向发射了两个深空探测器——旅行者1号和旅行者2号ღ★★✿。经过两次引力弹弓加速ღ★★✿，它们的速度达到了23 km/sღ★★✿，成功飞出了太阳系的范围ღ★★✿。经过一段星际介质阻力和引力引起的减速后ღ★★✿，旅行者1号将继续以17 km/s的速度向半人马座奔去ღ★★✿。陪伴它的ღ★★✿，只有一块“核电池”ღ★★✿。

　　这块电池的全称是“放射性同位素热电发生器”ღ★★✿，它利用钚238的辐射加热硅锗合金ღ★★✿，将温度差转化为电压ღ★★✿，从而实现为摄像模块和通讯模块持续供电ღ★★✿。钚238的半衰期是87.7年ღ★★✿，而旅行者1号已运行约46年ღ★★✿。根据半衰期计算ღ★★✿，在即将到来的2025年ღ★★✿，这块电池的功率将不再足以支持旅行者1号各种仪器的运行ღ★★✿，它可能就此与人类失联ღ★★✿。

　　1990年ღ★★✿，旅行者号在60亿公里远处回望地球ღ★★✿，拍摄了被称为《黯淡蓝点》的照片ღ★★✿，照片中渺小的蓝点就是人类所在的地球ღ★★✿。“地球很渺小ღ★★✿，在地球上每个人是不是更加渺小了？”张朝阳感叹道ღ★★✿，“一方面我们要对人类的智慧ღ★★✿、存在感到自豪ღ★★✿，be proud of ourselves, we humanღ★★✿！同时我们要humbleღ★★✿，要心存敬畏ღ★★✿。”

　　他进一步解释ღ★★✿：“我们理解了量子力学ღ★★✿，我们理解了天下ღ★★✿，知道世界是如此的情况ღ★★✿，我们应该为我们感到骄傲ღ★★✿。但是我们也很悲哀ღ★★✿，因为宇宙如此之大ღ★★✿。所有这一切我们继续在地球上还有这么丰富多彩的生活ღ★★✿，一切的原因就是基本元素构成的组合规则是量子力学ღ★★✿。正是量子力学ღ★★✿，让所有的原子ღ★★✿、元素组成分子ღ★★✿，才有了万物ღ★★✿，不是金木水火土ღ★★✿，而是元素ღ★★✿、分子ღ★★✿、蛋白质脱氧核糖核酸ღ★★✿，以及皮肤结构ღ★★✿、大脑ღ★★✿、人类一切……没有量子力学ღ★★✿，这个世界是一堆灰ღ★★✿，而是各种五花八门多种多样的材质和形成了我们的人类生命体ღ★★✿。”

　　在近一个半小时的演讲中ღ★★✿，了解了什么是量子力学ღ★★✿，为什么说我们生活在量子力学的世界里ღ★★✿。然而ღ★★✿，作为一门科学ღ★★✿，只有定量地下场来算一算才能真正理解何为量子力学ღ★★✿。张朝阳谈道ღ★★✿，在过去一年内ღ★★✿，经过无数次地演算ღ★★✿，他才逐渐对量子力学有了感觉ღ★★✿，有了自己的领悟ღ★★✿。

　　既然说量子力学是物质的基本构成法则ღ★★✿，张朝阳希望每个人去用数学计算一下化学键的形成ღ★★✿。这一计算依赖于一个被称为“玻恩-奥本海默近似”的方法ღ★★✿，由名字不难知道ღ★★✿，它是由被称为原子弹之父的奥本海默ღ★★✿，与其导师玻恩合作提出的ღ★★✿。考虑一个氢分子离子ღ★★✿，它由两个质子和一个电子构成ღ★★✿。记两个质子之间的距离间隔为Rღ★★✿，按经典力学的观点ღ★★✿，电子应当在它们之间飞来飞去ღ★★✿；而按照量子力学的观点ღ★★✿，电子按概率分布在两个电子间ღ★★✿。

　　奥本海默敏锐地观察到ღ★★✿，质子移动地远比电子慢ღ★★✿。这样一来ღ★★✿，他可以假设距离 R 是不变的ღ★★✿，在这个前提下去尝试求解电子的分布ღ★★✿，将会用到各种量子力学的基本假定ღ★★✿：叠加原理ღ★★✿、对易关系ღ★★✿、波函数与概率诠释ღ★★✿、薛定谔方程等等ღ★★✿。困难的是ღ★★✿，严格有两个氢核存在时的电子本征态十分困难ღ★★✿，而且没有解析解ღ★★✿。更实际的方法是通过分析系统的特性ღ★★✿，去猜测电子本征态可能具有的形式ღ★★✿，再用变分法去近似确定它ღ★★✿。囿于时间ღ★★✿，张朝阳不再重复介绍变分法ღ★★✿，有兴趣的观众可以自行观看相关直播课的记录ღ★★✿，或者阅读《张朝阳的物理课》第三卷ღ★★✿。

　　其中 T0 是两个氢核的动能部分ღ★★✿， p 是电子的动量ღ★★✿，m 是电子质量ღ★★✿，r1 和 r2 是分别是电子到两核的距离ღ★★✿。势能中前两项是吸引势能ღ★★✿，而最后一项是排斥势能ღ★★✿，反映了电荷种类的不同ღ★★✿。而常数

　　是约化电子电量ღ★★✿。利用奥本海默近似ღ★★✿，只与氢核相关的动能项 T0 和库伦排斥势保持不变ღ★★✿，所以只需要关心

　　在开始计算前ღ★★✿，张朝阳先用一个“家庭故事”来概括整个物理图像ღ★★✿。两个相互排斥的氢核好比三口之家中整天闹着离婚的夫妻ღ★★✿，但是因为他们有一个共同的孩子——在这里对应电子ღ★★✿，孩子吸引着夫妻俩ღ★★✿，他们都肯定爱着这个孩子ღ★★✿，所以没法离婚ღ★★✿。这个由于孩子的存在稳固下来的家庭ღ★★✿，就是氢分子离子ღ★★✿。为了调停ღ★★✿，孩子需要在父母跑ღ★★✿，一会在父亲这边ღ★★✿，一会到母亲那边ღ★★✿。当电子靠近单一氢核时ღ★★✿，电子波函数将非常近似于氢原子波函数ღ★★✿。而电子又要居中调停ღ★★✿，所以不难猜测试探波函数是

　　值得一提的是ღ★★✿，这几个积分的计算相当复杂ღ★★✿，详细的计算可以参考《张朝阳的物理课》第三卷ღ★★✿，这里不再赘述ღ★★✿。计算的结果是

　　可以吸引势能的图像大致画出来（如图下部的白色实线）ღ★★✿。而氢核之间的库伦排斥势能如图中粉色实线所示ღ★★✿，它们叠加的结果是蓝色实线ღ★★✿。不难发现ღ★★✿，氢核之间的总势会存在一个凹点ღ★★✿，意味着它们会在凹点对应的距离上形成稳定的体系ღ★★✿，即分子ღ★★✿。凹点的存在ღ★★✿，也就意味着分子键的出现ღ★★✿。

　　张朝阳认为ღ★★✿，这个势能图是如此优美ღ★★✿，因为它“解释了所有人坐在这儿的原因ღ★★✿，我们世界是多姿多彩的ღ★★✿，都是由化学键形成的ღ★★✿。”通过这个案例能够了解到ღ★★✿，“这个世界都是特定的方式组合的ღ★★✿，水分子永远是那样夹角104.5度ღ★★✿，蛋白质所有的东西都有结构的ღ★★✿，根本的原因是量子力学ღ★★✿。量子力学规定了当原子组成分子的时候ღ★★✿，是以这样的规则来形成的ღ★★✿，所以形成了结构ღ★★✿。”返回搜狐ღ★★✿，查看更多JIUYOU九游会体育在线登录ღ★★✿，九游会体育官方网页版ღ★★✿！j9·九游会游戏中国官方网站九游会体育官网ღ★★✿，九游会·[j9]官方网站ღ★★✿，量子力学ღ★★✿。