今天 ， 我的车出故障了 ， 几公里的路熄火4次 ， 仪表盘上的故障灯集体报警 ， 一路上修理工带着电瓶全程保障 ， 总算是到了修理厂 ， 最后确认是电瓶老化 。 判断一个电瓶是不是老化只需要用万用表测量一下就可以了 。 但我的万用表没在车上 ， 这就使得我瞪俩眼睛没“看”出来 。
文章插图
万用表是小伙伴们刚开始接触到物理中的电学部分就会接触到的仪器 ， 我们可以用它来“看”电的各种属性 。 所以借着我今天车辆故障的启发 ， 咱们来谈一下 ， 什么是物理学中的“看”？
对于大多数人来说 ， 看的意思就是用眼睛看 ， 但随着科学技术的发展 ， 物理学家们已经不局限于用肉眼看 ， 更多的是依赖各种工具来观测 。 从伽利略的天文望远镜到各种显微镜、分光镜 ， 到今天的粒子加速器 ， 引力波探测器 。 这些仪器可以帮助人们与那些依赖人的生理功能无法感知的现象进行互动 。
【物理学|“看”在物理学中是什么意思？如果你不知道，科普都读不懂】
文章插图
但仪器的引入 ， 容易让很多对科学不了解的人产生误解 ， 其中最著名的就是“观察者” 。 不了解量子力学的人常常会因为在科普文章中看到“观察者”会影响到实验的结果 ， 从而推论出“意识可以影响观测结果”的错误结论 。
其实量子力学实验中提到的“观察者”是一个科学术语 ， 它指代的是在实验中采用的测量仪器及测量所采用的技术方式 。 在实验中 ， 科学家们会根据理论做出预测 ， 准备实验并校准仪器 。 在测量之后 ， 对结果进行分析 ， 纠正自己的预言 ， 并得出结论 。
文章插图
在经典的世界里 ， 我们所说的观察实验现象通常就是指眼睛能看到的那些 ， 然而自从上个世纪初 ， 诞生了相对论和量子力学以来 ， 物理学中的现象不再是能用肉眼看到的 ， 这些现象通常都要与对应的仪器联系到一起 。
现代科学的现象无法与经典物理学中的现象一样可以“主动出现”在你的眼前 ， 它们只能通过实验建立起来 。 但科学家们继承了牛顿所制定的科学框架 ， 仍旧将实验作为检验先验现象的衡量标准 ， 然后用数学语言对现象进行描述 。
文章插图
在现代物理学的研究中 ， 新现象不是简单地被发现 ， 而是被创造 ， 被一点一点地建立起来的 。 现代的物理学家与20世纪之前的物理学家不同的是 ， 物理学家们不再是观察“事实” ， 而是依据理论的数学结构 ， 通过使用高新技术来创造“效果” 。
因此 ， 对于现代物理学来说 ， “看”意味着在物理理论基础上创造现象的技术 ， 通过新技术甚至可以使一些人类从未预想过的现象显现出来 。
文章插图
看完这些描述 ， 可能你马上会想到 ， 这种方式就是量子力学的研究方法 ， 不应该适用于广义相对论这样的物理学 。 因为广义相对论主要是应用在宇宙大尺度的研究当中 ， 我们根本没有办法改变宇宙中的任何星辰 ， 哪怕是一颗天外飞来的小石块 。
但真实的情况并非如此 。 即使是天文观测台也需要通过信号来观测宇宙 ， 这些信号有时候很微弱 ， 它们的波长不在可见光的范围内 ， 甚至是靠光子以外的其它粒子来传播的 。 天文学家们通过特殊的望远镜可以让我们看到肉眼不可见的现象 。
文章插图
把这些仪器记录的数据 ， 利用强大的计算机进行运算分析 ， 就可以搜集到隐藏在可见光波段之外的信息 。 这几天 ， 我给自己的天文望远镜增配了一个红外截止滤镜 ， 这是因为我只想让我的行星相机能够通过望远镜捕捉到行星的可见光部分 ， 对于它们发射出的红外信息 ， 我不感兴趣 。
对于物理学家们来说“看”这个词仍然是一个与现象联系的行为 ， 与经典物理中的看是同一个意思 ， 只不过它包含了更多的含义 ， 包括了利用仪器与物质进行互动测量并从中获得与现象相关的信息 。
文章插图
在现代物理学中 ， 如今的被研究对象不再是只有可见光、声波、微观粒子等相互作用 ， 也包括更多频率范围的电磁波 ， 甚至包括电磁波也不能参与的互动（暗物质、暗能量） ， 新的仪器就需要能够接收和测量与被观测系统互动时所产生的信息 。
以上就是我对现代物理学中“看”的讲述 ， 您GET到了吗？
相似的灵魂总会相遇 ， 我是科普作者@郭哥聊科学 ， 欢迎您留言、点赞、转发和关注支持 。
推荐阅读
- 浪胃仙|泡泡龙的离世给所有吃播提了醒，浪胃仙顺势决定“转行”，新职业认真的吗？
- 结核|再见吧，“结核君”
- 脑梗死|脑梗死和喝酒有没有关系呢？爱喝酒的朋友，应该看看
- 感受松软海绵蛋糕“弹弹弹”
- 精河县精深加工，把每颗枸杞都“吃干榨尽”！
- 三星堆遗址|三星堆“迁都”猜想｜自然灾害说：洪水、地震等致三星堆古城毁亡
- 火星|拍摄11064张照片后，火星毅力号看到了什么？这次还真看到了
- 农民|春分时节小麦田间管理，做好这些工作，高产又优质
- 猴面包树|这种树“能吃能喝还能住”，养活无数非洲人，引进中国后画风变了
- 早餐的新吃法，“透明饺子”简单好学，孩子看了都超级爱吃！