有描述意识的物理理论吗?|No.23



上期有个超光速的问题
好多同学反应可热烈了~

说好的不能超光速呢!
犯规哦!
只准你们中科院超光速?
这物理(╯-_-)╯╧╧不学了。
记住
超光速不可怕
只要不是又超光速又传递信息
比如拿个激光笔对着月球晃,月球上(你想象的)激光斑点的移动速度超光速也是可以的。
不同波长干涉光的相速度超光速也是可以的。
但它们都不能传递信息。(证明就长咯)
如果硬要给一个简单(但不准确)的判断标准,那么记住,这些超光速对象(斑点,相速度)本身不携带能量。
1Q
上海初中课本说一头200kg的猪四脚站在地面上时对地面的压强约为一个大气压。想象有一头猪站在胸口,那一定是很不舒服甚至可能损伤内脏。在水下10米处的压强也相当于增加了一个大气压,而且各个方向都有。虽然大多数深水处的潜水活动有专门的防护服,但好像还有一种不穿潜水服的深潜运动。问题是,在这种运动中,潜水员是如何承受住来自各个方向的猪的踩踏的?
73A
用一个手指头轻轻戳一下鸡蛋,很容易就会把鸡蛋戳碎;把鸡蛋握在手中使劲捏却不那么容易捏碎。原因是鸡蛋握在手里时是均匀受压的。
换句话说,虽然过大的压强的确对物体有破坏作用,但由于压强分布不均匀带来的剪应力对物体的破坏作用更大。而分布均匀的高压在一定程度上反倒是比较容易承受的。
2Q
科幻作品会误导我学物理吗?
高中生A
正好相反,周围一些小伙伴最早是通过科幻小说喜欢上物理然后进入物理学研究领域的。一些小伙伴通过挖掘科幻小说中的物理错误并提出解决方案加深了对知识的理解。总之,看科幻小说本身不会,但看了科幻小说就以为自己看懂了现代科学的自以为是之心会,这事取决于自己。
3Q
如果没有大气层,即使是白天,现在地上抬头望去,天空也是黑的吗?
时光的河入海流 A
是的,白天是太阳光在大气中不断折射散射产生的。如果没有大气,我们白天看到的就是茫茫宇宙的群星,当然,还有一个比现在耀眼得多的太阳。(有可能被直接烤死,参考:月球白天地表温度可达120摄氏度)
4Q
为什么通常风和雨同时出现?
___yrrA
这个现象多见于夏天,夏天由于水汽多,地面温度高。暖湿空气从地表大量往高空涌,经常出现纵跨对流层和平流层的巨大积雨云。积雨云内部除了有强烈上升的暖湿空气以外,也有高空强烈下降的冷空气,当冷空气到达地面后,由于冷空气密度大,会在地面形成地面局部冷高气压,空气从高气压往四周低气压流动便形成了大风。而大风过后,积雨云差不多就已经到我们的头顶了,接下来就是大雨了。
5Q
一个近视的人脱下眼镜后,两只手掌贴在一起,贴近眼镜透过小小的缝隙里就能看见一条很虚幻但又存在的(好像烧火时看见的非火焰的那种东西),之后透过它就能像戴了眼镜一样看得很清楚了。不只是手,其他像藤席编织缝隙里的小洞洞也行,这是为什么呢,自个儿想不明白。
追A
正常眼睛成像是通过晶状体这个复杂的透镜把光线聚焦到视网膜上。而近视的人会把光线聚焦到视网膜之前,而原来物体的一个点在视网膜上会散开成一个光斑。物体每个点的光斑这么一叠加,物体就变模糊了。
而透过一个很小的孔看物理的时候,由于这个小孔挡住了大量的侧光,等价于减小了视网膜上每个点的光斑的面积,物体就变清晰了。正因为是减小了光斑面积,所以这个现象只有近视的同学才会有,它也是很多近视的同学喜欢眯眼的原因。
说起来这个其实跟小孔成像原理是相似的。
6Q
光是具有动量的,那么当光经过一个天体具有引力透镜,是否会像航天飞船发生“弹弓效应”,让光加速?
闪电侠A
会有弹弓效应,但是不会加速,只会增加(减少)光子的动量和能量。光速还是一样的,不过频率会改变。另外,由于天体的运行速度和光速比很小,所以这个效应非常非常微弱。
7Q
我想问人类思想意识不同于电脑芯片和程序,它是如何产生和运行的呢?
(窃笑会引用什么函数 (๑•̀ㅂ•́)و✧)
灵验A
对大脑的物理建模有一些,不过还都处于比较初始的状态。比如我记得有些(严肃的)paper指出,如果把神经元看作格点,把神经元之间的连接看作格点近邻相互作用,那么大脑的神经元在工作时的状态正好处于统计模型中的相变临界点附近。
解释意识的完美的物理理论目前还没有建立起来。但可以肯定的是,意识也好,大脑也好,都不会违背物理定律。所以(解释大脑和意识)这样的物理理论是可能的。凝聚态物理学家信奉一句话“more is different”。大脑是一个如此庞大复杂的系统。解释它的理论一定是完全全新,且极端复杂的,也许我们很难得到它,也许我们永远也得不到它。但它可以有。
(本题部分是个人观点,读者大爷们请自行判断哦~)
8Q
请问“量子力学”与“量子场论”这两门课有什么区别?一定需要两个都学吗?
林羲行A
量子力学能解决非相对论性的单个粒子的微观世界的运动问题。听起来好像很弱,但其实这个范围已经包括了绝大部分化学,部分生物,整个微电子学,芯片与集成电路,现代光学,量子信息等等。量子力学可以说是物理学中应用最广的一门学科,除了极个别物理方向,量子力学都是必须好好掌握的。
量子场论解决相对论性的多个粒子耦合的微观世界的运动问题。很强大,但是也很复杂,所以一般能用量子力学的地方我们是绝对不用量子场论的(不,我们不用)。它主要用于比较前沿的物理研究,比如弦理论,高能物理(包括核物理和粒子物理),凝聚态中的强关联物理中。大部分物理系学生不需要学量子场论。(致需要学但学不懂的同学——没事,你有一辈子嘛(●'◡'●))
9Q
量子力学里总是提到哈密顿量H不显含时间t,不显含t和不含t有什么区别。能举一个H隐含t的例子吗
RailGun10032
A
显含时的意思就是说,哈密顿量本身也会随着时间变化(比如加一个随时间变化的电场)。系统能量不守恒。就像一个山谷,山谷的形状也随着时间在变化。
不显含时的意思就是说,哈密顿量本身不随时间变化,系统能量守恒。但是力学量比如位置,动量会随着时间变化。就像一个山谷,山谷的形状不变,但是山谷中的一个小球在随着时间来回滚动。
由于量子态不会绝对静止,所以为了严谨,一般不说不含时,而说不显含时。
(有些书上在解定态薛定谔方程时,由于已经事先自动用分离变量法把哈密顿量的时间部分拿掉了,它们可能会把哈密顿量剩下的部分叫做不含时哈密顿量,这样说也是可以的......不过注意并不是指哈密顿量在物理上真的可以不含时,只是在解定态方程这里不考虑而已。要注意。)
10Q
Schrodinger方程中的ψ没有任何物理意义吗?为什么不直接写ψ模的平方随时演化的方程呢?
RailGun10032 A
这个问题很好,其实之前说过类似的。如果直接写模方的演化方程,你只会得到经典光学方程。原因很微妙,我说过ψ不可观察,没有直接的物理意义,但不等价于说ψ没有任何物理意义。单独看ψ的相位,它无法观测,有规范自由度,没有直接物理意义。但ψ相位的干涉项却有可观察效应,又比如ψ的相位沿某个闭合曲线的积分却是一个不随所选规范变化,可观测的物理量。(题外话:从这个曲线积分可以引出berry 曲率,而所谓的拓扑绝缘体也可以从这里开始引入哦)
所以量子力学的微妙之处在于,它包含的物理内容,只用模方来描述则不够,用ψ来描述又多了。
11Q
一个超导体环,通上磁场,导体环中会产生电流,通过测定电流衰减来判定是否超导,可是如何在不串联电流计的情况下测电流呢?
OMYJO A
根据电磁感应原理,环形电流必然产生磁场,只要测量磁场的衰减就知道电流变化了。
早期时候并没有很好测量磁场的仪器,就在超导环旁边放置一个可通电的开路铜环,超导环和铜环中心各放一个磁针。
超导环感应出电流后,调节铜环路电流和超导环初始电流一样大,同时让两个磁针都指向东西方向(避免地磁场干扰)。
通过恒定外界电源,保持铜环电流不变,其内磁针也将保持东西方向,观测超导环内磁针是否偏离东西方向就可。
昂尼斯的工程师Gerrit Flim从1911年发现超导之日起,一直在做这个实验,直到18年后的1932年,他最终用200A的电流测试仍然没有发现电流衰减现象,证实超导体确实是零电阻。

特别致谢 H. Q. Luo 老师对部分问题的支持和详细回答!
写下您的问题,下周五同一时间哦~

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