能量,由于目前没能找到一个准确的定义,我先借用爱因斯坦大爷的能量公式E^2=(MC^2)^2 (PC)^2,当物质的动能PC=0时的简化版公式E=MC^2来描述。
物质的能量E 等于 该物质的质量M 乘以 光速C=3*10^8米/秒的平方。
通过这个公式,我们可以得到一个惊掉下巴的计算结果:一个物质静止时具有的能量约等于它的质量的9乘以10的16次方倍。从这里我们就知道了为什么原子弹、氢弹具有那么大的破坏力了,还可以理解为什么太阳从能量的角度可以看作一个巨大的核反应堆,太阳释放出来的能量能够为远在1.5亿公里之外的地球生态圈提供繁衍生息所需要的能量了。庆幸,我们的地球刚好处于太阳核能量辐射的能量场中最适合生物生存的位置。
提到能量场,我们再来界定一下能量场这个概念。对特定能量而言,该能量释放过程中所能辐射和作用到的场域称为该能量的能量场。
界定好能量与能量场的涵义之后,我们用能量与能量场来试着解释一下著名的双缝干涉实验。
我先用具象化的语言简单地描述一下光子的双缝干涉实验。
首先,我们把一个光子想象成一颗子弹。那么当我们用几把1万连发的机关枪将数万颗子弹发泄般地射向一个有20厘米宽的狭缝的钢板时,穿过狭缝的子弹会在钢板后面的靶位上打出来一个20多厘米宽的类似狭缝形状的弹洞图形,对吧。
但是,光子并不是子弹,它并没有子弹那么乖。实验显示,光子们在靶位上形成了明暗相间的N条平行的裂缝形状的图案,这就是单缝实验的结果。
接下来,科学家们把间隔板上的一条裂缝换成了两条裂缝,实验结果显示光子们在靶位上形成了明暗相间的N条平行的裂缝形状的图案。
19世纪初,科学家托马斯·杨发现,光子打出来的明暗相间的N条裂缝图像可以用波的相长与相消干涉机制来解释,由此推导出了光具有波动性。结合光的粒子性特征,这就产生了光的波粒二象性这一结论。
吊诡的事情发生了,接下来,当科学家们用单束光做实验时,发现靶位上依然显示出N条明暗相间的条纹,问题1出现了,为什么单个光子也能互相干涉?自己干涉自己吗?
这当然难不倒科学家们,想要了解光子到底在搞什么鬼,这很简单。不就是在光子通过狭缝的路径上安装一个偷窥仪就可以了嘛。哈哈,问题2出现了:在偷窥仪监视之下的光子们,一下子就变乖了,它们在靶位上呈现出来了跟机关枪射出的子弹一样的结果,通过两个狭缝,只出现了两条明亮的光斑。
下面,我们从能量和能量场这个角度来试着解释一下问题1,单束光自己干涉自己的问题。
当我们把光子看作一个单纯的粒子的时候,这件事确实是诡异的。但,当我们把一个光子看做一个不断向外释放能量的能量团的时候,我们就可以看到这个能量团从发射枪-狭缝板-靶位整个运行区间形成的一片能量场,当一个光子以光斑的形式结束于靶位上的时候,它所形成的那个能量场并没有完全消失。这个能量场会与下一个光子的能量场相互作用,在两个能量场的作用下,光子们继续呈现出干涉现象。
这个我们在现实生活中是可以观测到的,我们挑一个比较薄的石头片,以一个小角度扔向池塘,石头片会在水面上跳动数次,打出一连串的水波,第一个水波圈会受到之后产生水波圈的影响,这就是类似于能量场的具象形态。
用能量和能量场解释完问题1之后,我们再来看一下问题2。
为什么有了偷窥仪的监视,光子就改变了自己的运行轨迹呢?
这时,我们就要用到爱因斯坦大爷的E=MC^2这个能量公式来解释这一问题了。
假设光子是有质量的,我们借用一下《光子质量假说》中光子的质量M=1.5*10^-50,那光子的能量E=1.5*10^-50*3*10^8*3*10^8=1.35*10^-33焦耳,这一计算结果显示光子的能量是非常微弱的,那么光子在能量释放过程中所形成的能量场也就更加微弱的。
好了,我们接下来再来看一看偷窥仪偷窥时发出来的能量,我们假设这台偷窥仪的功率是10瓦,它的能量转换率为0.1%,那这台偷窥仪每秒释放出来的能量大约为1焦耳。
看到了吗?这个偷窥仪每秒释放出来的能量,大约是光子本身全部能量的10的33次方倍。那么,偷窥仪释放出来的能量对于光子能量而言,无疑是一种指数级别上碾压的存在,你想让光子在这样的强控制能量场内还可以自由地翱翔吗,别逗了!
这就是观察者影响被观察者的绝佳例证,因为这中间有着指数级别上的能量差的存在。
我们都知道,大风天没办法在室外打羽毛球,对吧。
那我们可以试着想一想,把那台偷窥仪对于光子形成的能量场作用,想象成你跟你同学打羽毛球的时候,球场边有一台巨型工业电风扇对着你们狂吹,你们打出来的羽毛球将会有多么的尴尬。
当今有些科学家认为,人作为观察者是影响实验结果的,就说明人本身就成为了实验的一部分,这是当然的。
我认为:观察者对被观察者的影响,不仅是可以定性的,而且是可以量化的。
观察者对于被观察者的影响,量化的基础就是,观察者的能量和能量场的数值与被观察者能量和能量场的数值的比值。
以上是我的对于能量和能量场应用方面的思考,欢迎讨论。
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