下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
甜蜜最是少年情。
少男少女的钟情不似青年恋人那般炽烈和揪心：燃烧着荷尔蒙的火焰被来自社会各个方向的风气纠缠撕扯，呼呼作响却又飘忽不定；也不像老年人那样复杂的平静：有如驾驭貌似静水中的帆板，需要机智地躲避各种潜伏在水中的不测和陷阱。少男少女们一旦互相有了好感，对方的一颦一笑都能拨动心室中最美的颤音。他们对相互间的感觉既不思来由起因，也不眺未来远景，甚至因为这种感觉并不伴随有可以明确定义的“关系”，也就无所谓挑明。双方只是在本能的轻松中享受相处时那似乎会永不衰变的甜蜜。
几次接触之后，远见和任紫欣便对对方有了这样的感觉。他们在一起的大部分时间里谈论的还是物理兴趣组里开启的话题。但这些貌似严肃的话题已经足以互相拨动少男少女的心弦，在各自的内心发出了美妙的音律。
这天放学以后，远见邀请紫欣一块到自己家去玩儿，紫欣也没问为什么，就答应了。远见打开家门才发现父亲也在家里。
远山坐在客厅沙发里，手里抓着一沓纸在低头翻看。听到门响有人进来，他也没抬头。他知道这个时间儿子该回来了。
“爸，你怎么在家？”
听到儿子的问话，远山抬起头，这才看见跟在后面的紫欣。“哦，来同学了？”他急忙站起身和紫欣打招呼。
“这是我爸。”远见向紫欣介绍，然后又对着远山说，“这是任紫欣，我同学。我们是一个物理兴趣组的。”
远山忙不迭地把面前茶几上的几张纸捡起来，和手里的纸汇在一起，说：“我给你们让地方，你们在这儿玩儿，我到楼上书房去。”
“别别别，叔叔，我来了把您撵走，那多不好意思啊。我们在哪儿都行。”
“撵走谈不上，客厅里宽敞，又有电视和游戏机，你们玩儿起来方便。我就是看点资料，在哪儿看都行。再说了，我楼上本来就有个书房，就是念书用的。”远山笑着解释，“你们俩在这儿好好聊天，好好玩儿。”说着，人已经走出好几米远，到了楼梯口。
“谢谢老爸。”远见倒没有挽留父亲的意思。他放下书包，示意紫欣在沙发上坐下。
“诶，对了。你们俩是物理兴趣小组的，我能问你们一个物理问题吗？概念问题，概念问题，应该不会花你们太多时间。”远山说着，又走回来了，“量子物理为什么叫做量子物理？量子是怎么个说法？”
远见和紫欣相互看了看，检视应该由谁来回答这个问题。看远见没有说话的意思，紫欣好奇地问：“您怎么会问这个问题？您也学量子物理呐？”
“我回答这个问题需要的时间可能比你回答我的问题需要的时间还要长。姑娘，你先回答我。你的问题远见一会儿可以告诉你，这样效率高一些。”远山笑着说。
紫欣再次看看远见，远见的眼神里明显在鼓励自己作答。紫欣便也欣然把问题接了下来，她拉长音调地“嗯”了一声，借时间整理了一下思路和条理：“其实从中文翻译‘量子’来理解这个词的含义多少有点困难。我估计量子是翻译这个词的中国物理学家新造的一个词汇，在中文的其他表述里我们见不到它。这一点倒有点像量子物理本身的特点，那就是和中国人的生活经验和语言经验不搭。”说到这儿，紫欣笑了起来，顿了顿，她接着说：“量子的英文原文是quantum，含义大约有‘确定数量’‘特定份额’的意思。用在量子物理里，是说微观世界里的物理量是不连续的。比如说能量，在宏观经典世界里，能量很多时候看起来是连续分布的，至少从理念上是可以连续分布的，没有任何一个理论限定能量的取值不能取某些值或者只能取某些特定的值。远见，你能不能想一个例子？”
“我？让我想想。”远见措手不及，低下头苦想，“哦，有了。爸，你不是总给我忆苦思甜，说你小时候上学的时候，冬天轮到你值日，要老早就起床，到学校生炉子。你该知道炉子烧热以后，炉子的外壳会向周围发射热量。烧得很了，还可以把炉体烧红，不仅发热，还发了光。这件事儿如果说得有点知识含量，就是烧热的炉子向周遭辐射能量。但整个炉体各个不同的部位发出的热能量并不是一样的，烧红的地方辐射能量更大些，而在炉子的下缘发出的能量可能就小得多。那您说从发出最大能量的地方过渡到发出最小能量的地方，我们肯定会自然地认为能量在这个过渡区从大到小应该是连续分布的。对不对？”
“对啊，对啊，难道不是吗？”
“叔叔，先不说这种感觉对不对。”紫欣觉得远见这个例子举得不错，便接过了话题，“问题是在20世纪初的一个重要物理实验却发现依照这样的思路，有些热辐射的能量分布结果是无法解释的。这个实验就是有名的黑体辐射实验。量子力学的产生其实就是从这个实验开始的。我们给您说说这个实验？”
“好啊，只要你们不觉得我太打扰你们。”远山真诚地说，看了看儿子。他知道儿子肯定很珍惜和眼前这位姑娘在一起的时间。
远见似乎并不在意，反而有点要显摆的样子。他笑着指指紫欣：“让她好好给您上一课，我们小组最聪明的女生。”他当然希望父亲认可任紫欣，这样没准儿从心理上就找到可以和自己分享感觉的知音了。
“瞧他这人夸的，还给限定了一个群体范围。”紫欣笑着挑远见的语病。远见大窘，红着脸连连道歉。
紫欣没再发难，接着说：“所谓黑体，是说有这么一个实体，它可以吸收所有射向它的光辐射，而不会把这些射入的辐射再反射出来损失掉，就好像一个只进不出的黑容器，因为一旦有了出射光，它也就不‘黑’了。实际中是不可能找到这么一个100%的黑体的，但物理学家并不需要这样一个绝对黑体，而只需有一个足够黑的东西就够了。所以他们设计了一个球形的金属空腔，空腔上开一个小圆口，然后把光从这个小圆口打进去。打进去的光线会在空腔的内壁上反射来反射去，经过多次折腾，便很少有光线会从那个进口再次反射出来。这样一来，这个空腔就可以看成一个理想的近似黑体了。于是，科学家们便给这样一个黑体加热，然后从小圆口上测量溢出的热辐射，就像测量一个烧热的炉子发出的热辐射一样。等把这个黑体的热辐射能谱测量出来以后，科学家们遇到了麻烦，利用当时已经掌握的经典物理知识，他们无法从理论上解释为什么测出来的黑体热辐射能谱是不连续的。换句话说，就是利用已经掌握的经典物理知识计算出来的能谱和这个测量出来的能谱对不上。”
“问个问题？”远山插话征询紫欣的许可。
“您说。”紫欣停下来。
“什么是能谱？”
“我给您解释能谱。”远见不想让父亲的问题切断了紫欣的思路，“能谱就是不同能量下对应的辐射强度，就说刚才那个例子，炉子烧红的地方辐射强，其他地方就弱一些。如果您把不同能量下强度的变化用一条曲线画出来，就是能谱。最简单的连续能谱就是一条直线，比如像这张图。”说着，远见随手从桌子上抓了一张纸，画了一个简图，然后接着说，“您看，这个水平方向的数轴表示能量，竖直方向的数轴表示对应于不同能量的辐射强度。在这个能谱里辐射强度在一个能量区域里都不为零，呈均匀上升的态势。就好像我们烤炉子接收到的热辐射，在烧红的地方辐射能量高一些，辐射的强度也大，而在炉体其他地方辐射能量渐渐变小，对应的强度也可能缓缓变低。从图像上看这个过程没有间断，是连续的。当然，连续不等于一定是直线，连续的曲线也可以缓缓变低或变高。这个图像是不是比较符合我们平时经验判断的结果？”
远山点头。
“那我再给您看一个不连续的能谱。”远见说着，打开手机，上网搜索了一会儿，然后伸过手臂，给远山看显示在手机上的示意图。
“这个示意图显示的显然是一个不连续的能谱，您看，好多能量上对应的强度是零。这些趴在下面的毛毛糙糙的地方其实是噪声了，不是真的辐射强度。”远见指着图上细峰之间的平缓低矮的部分解释，“只有在个别能量点上对应着很大的强度，就是这些峰。任紫欣刚才说的从黑体里发射的热辐射能谱，看起来可能就类似于这个能谱。”
“就是这个意思吧。”紫欣接上了自己刚才的断点，“我们也没见过真正的黑体辐射能谱。这个图就是个示意图，解释一下不连续能谱的意思。您还有问题吗？我接着说？”
“好，我明白了，你接着说。”远山笑了，“抱歉。”
“没有，您有问题就问，不然我不是在浪费您的时间嘛。您可以随时打断我。”紫欣善解人意地鼓励远山。
德国物理学家 马克思·普朗克
“物理学是一门实验科学，所有的理论都必须以实验结果为准。如果理论计算和实验结果对不上号，那么必定是理论出现了问题或者缺陷。所以黑体辐射的实验结果可能需要有一个全新的理论予以解释。最后，一个名叫马克思·普朗克的德国理论物理学家出面解决了这个难题。他提出，如果假设从黑体空腔里溢出的辐射能量不是连续的，而是分立的，就可以从理论上很好地解释测量的实验能谱。这就是说，溢出的辐射能量不可能具有所有可能的数值，而只能具有一些特定值，辐射的能量是分立的，一份一份的。这就是所谓量子化了的能量。普朗克做了这样一个量子假设，然后在这个假设的基础上给出了他的理论计算，这个理论计算很好地吻合了黑体辐射的实验结果。不过这样一来，新的问题又出现了。这个假设有什么根据呢？这个假设背后的物理图像是什么？所以，当普朗克理论诞生以后，许多物理学家意识到能量的量子效应可能是物理科学的新突破点，于是许多研究转向对能量量子效应的研究上，其中最著名的成果就是爱因斯坦发现了所谓光电效应。”
“啊，光电效应。这个我知道点儿。前两天刚刚听北新大学一位教授讲了这个效应。是爱因斯坦提出来的，对吧？”远山一下兴奋起来，“光除了波动性，还有粒子性，光粒子叫做光子。即便是一个光子射入金属表面，当它携带的能量大于电子在金属表面的约束能，并且被金属中的一个自由电子完全吸收，光子的能量全部转移给了电子，电子也可以从金属表面跑出来。而如果光子本身的能量比金属中自由电子的约束能小，那么再多光子打进去，由于没有任何一个光子的能量在传递给电子以后足以克服电子的约束能，光再强也是白搭。”
两个年轻人呆住了。
“您怎么知道这些？谁给您讲的？”远见满脸惊讶地问。
“哈，你们回来之前我正复习这部分内容呢。你们看，这是我的笔记。”远山抖着手里那一沓子纸给两个年轻人看。
“叔叔，您在自学量子力学？”紫欣好奇。
“没有。”远山哈哈大笑，“我哪有那本事，我拜了一位老师，上个周末刚上了第一课。爱因斯坦完美地解释了光电效应，发现了光在微观世界里的粒子行为，确定了光的波粒二象性质。而另外一些物理学家证明了带有质量的实物微观粒子通过双缝以后在屏幕上会发生干涉。所以量子物理的一个重要结论是‘所有微观粒子，不管有没有静止质量，都同时具有波动和粒子两重性质，对吧？”
“对呀！叔叔，您行啊！光电效应的解释也证实了普朗克辐射理论中量子假设的正确性，因为黑体辐射本身释放出来的也是光量子。”
“你们刚才不是说黑体辐射是热辐射吗？怎么又成了光辐射？我的老师还说热辐射是电磁辐射。我糊涂了。”
“您没糊涂，热辐射是电磁辐射也是光辐射，一码事儿。”紫欣笑着解释，“您以后也许也会学到这个。”
“我的老师也这么说，那我就等等好了。先记住结论，这三种辐射是一码事儿。你们肯定？”远山好像有点不放心这两个毛孩子。
“肯定。”远见点头。
“叔叔，我很好奇。您是做什么工作的？干吗要学量子力学？我怎么听远见说您好像是做企业的。”
“我正培养自己成为一个‘霸道总裁’。”远山老调重弹，看着紫欣困惑的脸，他哈哈笑了起来，“我说的霸道是话语权，不是不讲道理。你看，刚学了点量子物理的知识就和你们这些学生娃有了点儿共同语言不是？我手下也有不少知识丰富的年轻人，在他们中间我也得争取些话语权啊。”
“您是总裁？”紫欣好奇，“什么公司的总裁？”
远山知道儿子并没有向他的朋友炫耀自己的身份，忙含糊其辞：“我正向那个方向努力呢。”
“碰到那些违背日常常识的量子物理理论，你们是怎么调整自己的思路来接受它们的？有时候我挺困惑的，好像跳不出那个脑子里形成的框框。”远山把话题拽了回来，这是他真实的苦衷。
紫欣抬头看远见，远见回顾的目光仍然是鼓励自己说话。她意识到远见是期望自己在他父亲面前有所表现，尽管她不是很理解这后面的心理状态。
丹麦物理学家 尼尔斯·玻尔
“叔叔，我觉得人们之所以有这种困惑，是因为我们习惯于通过感官获得的信息去判定一个东西的形状和行为方式。当我们在生活中找不到这样一个类似的东西以后，便陷入了具象的迷失。我想，这样的困惑没准儿同样在研究者中间出现过，但物理学家最终从这个困惑中彻底走了出来。一些物理学家，也许是当今的主流物理学家认为，我们从自然界所获得的任何物理信息都是和测量相关的。只不过在宏观世界里，这些测量结果能够直接触及我们的感官接受系统，使我们对相应的现象有了明确的印象。而对于无法直接获得感官信息的微观世界里的物理现象，我们只需要了解我们能够测量到的物理性质就可以了，有没有能够成像的具象信息并不会影响或妨碍我们了解自然现象的本征性质。也就是说，我们应该摆脱凡事都企图从固有形象中去理解它们的路子。也许有些物理结果本来就具有我们从来没有见过的‘形象’，甚至有些物理性质本身根本没有什么固定的‘形象’。这些对于现代物理学家都不重要，因为他们只需要了解这些微观粒子所能测量到的物理性质，并且在实验基础上建立起来的理论模型能够自洽，也就是能够自圆其说，就可以了。我说的对吗？”紫欣征求远见的响应。
“对！”远见坚定地肯定，“这种依赖物理测量建立物理模型、摆脱具象思维束缚的思想成就了一个量子物理的学派，称为哥本哈根学派。这个学派的代表人物是丹麦物理学家尼尔斯·玻尔和提出测不准原理的德国物理学家维尔纳·海森堡。”
“海森堡的测不准我也知道点儿。他还是一个学派的代表人物？”远山赶紧翻笔记。
“对啊。哥本哈根学派的基本思想有以下两条。首先，所有有意义的物理实在都是由物理测量中观察到的物理实在。脱离测量谈物理实在是没有意义的。其次，未经测量的物理实在是多种可能状态的叠加，这些状态有各自的出现概率，只有当测量介入以后，这些可能状态才会即时退减为其中一种状态而成为测量捕捉到的结果。这个结论有个学术用语叫‘波函数塌陷’。不过这个说起来又是一个大的话题了。”紫欣和远见一唱一和。
“不过有意思的是物理泰斗，同样也是量子物理创始人之一的爱因斯坦在很多认知上和哥本哈根学派有严重分歧。他著名的‘上帝不会掷骰子说’就是对海森堡的测不准原理和量子以概率形式多状态叠加理论的质疑。不过随着量子学科的发展，越来越多的实验结果证明，是爱因斯坦错了。”远见补充。
“爱因斯坦也有错的时候，哈？！”远山打着哈哈，准备结束话题了。他不想介入年轻人之间的活动太久，在这一点上他是很懂得把握分寸的。他再次走向楼梯，边走边说：“远见，你这个朋友交得好。”
两个孩子相视一笑，很称心的样子。
每个人都需要肯定，尤其是孩子。
