“如果没有人看,还能不能问月亮是否存在?”这是爱因斯坦曾对量子力学哥本哈根学派提出过的一个有名的质询。这一问题与物理有关,同时又牵涉到哲学理解,如何做出合理解释?10月21日晚8:00,西湖大学吴从军教授做客《高山科学经典》抖音直播间,通过导读著名物理学家海森堡的名著《物理学和哲学》,介绍了量子力学的发展过程,并探讨了其哲学意义。

 物理学与哲学如何碰撞 西湖大学吴从军抖音导读海森堡名著 第1张

吴从军2007年到2021年在UCSD物理系先后担任助理教授、副教授和教授,2021年加入西湖大学,任理学院物理系讲习教授。吴从军曾经在2018年当选美国物理学会会士,2023年成为首届新基石研究员。他探索新的物质状态,追求数学的优美性和物理世界真实性的统一。

在此次《高山科学经典》抖音直播间导读中,吴从军将海森堡形容为物理学“保守的革命者”。吴从军解释,物理学的宗旨是研究物质和时空的原理,必须要形成一个严密的体系,所以具有保守性;但物理学的研究经常会给人类的认知带来一些革命性的影响。他举例,在牛顿力学之前,人们一般认为月亮的运动规律是神圣的,与日常的物体不一样;但牛顿力学证明,天体的运动与一个烂苹果落在地上,规律是一样的,这对人类的认知是一个巨大的革命。

同样,量子力学对人类的认知和技术的发明,也产生了革命性的影响。从一个简单的弹簧振动讲起,继而到麦克斯韦描述振荡的电荷产生电磁波,普朗克发现量子物理,玻尔的旧量子论,海森堡的测不准原理,以及后来玻恩、约当、狄拉克、泡利、薛定谔等对量子力学的发展,吴从军梳理了量子力学的发展过程。

吴从军向抖音直播间的网友介绍,量子力学已经成为人类改造世界的一个关键武器。通过量子力学,人们知道了电子在原子里的结构,解决了元素周期表的底层机理,了解了原子间化学键的原理,固体物理也得到了深度的发展。在固体物理里一个重要的分支——半导体物理基础上,又诞生了芯片工业,对现代文明起到了极大的推动作用。

尽管量子力学已经在今天的世界广泛应用,其造成的哲学冲击却从未停止。科学家在实验中发现,电子在未经测量通过双缝时会产生波的干涉现象,而一经测量干涉条纹就消失了,也就是人类的观测影响了物理结果。吴从军引用了量子力学主流哥本哈根学派的解释:当你没有这个电子通过哪条路径的信息时,它表现出了波;但是如果你有办法弄清楚它了,那么它就表现出粒子的形式。

这种解释颠覆了客观实在性,与传统物理产生了巨大矛盾。爱因斯坦就曾提出“如果没有人看,还能不能问月亮是否存在?”的质询,薛定谔也提出了过著名的“薛定谔的猫”既死又活悖论。吴从军在讲解中表达了自己的理解,他认为,在量子力学中,主观和客观的概念界线已经模糊了,体现了它们之间的融合。

此次抖音直播间导读还设有讨论环节,由央视财经记者张然担任嘉宾主持,清华大学科学史系教授王巍共同参与了讨论。王巍从哲学角度讲解,哥本哈根学派对量子力学的解释既不是不可知论,也不是客观论,而是经验论。该理论认为,我们只能认识经验的世界,没办法认识一个纯粹跟经验无关的客观世界。三位嘉宾还就与海森堡有关的话剧《根本哈根》、电影《奥本海默》等进行了解读。

据了解,高山科学经典致力于邀请100位知名学者来做导读者、200位知名人士做嘉宾,共同解析科学名著,引领大众科学地阅读,增长对科学的兴趣,提升科学文化素养,让科学融入现代人的生活方式。节目于每周六晚20:00播出,网友可关注抖音账号@高山科学经典 观看回放及预约。

近年来,越来越多高校教授、学者、院士走进抖音,向公众传播科学知识。本文提到的量子力学相关知识,在此前的《高山科学经典》节目中已做出过多期介绍。《2022抖音知识数据报告》显示,抖音高校直播共21103场,较2021年全年增长46%,观看高校直播的抖音用户达9500万。这一年中,有400位教授、45位院士、4位诺奖得主在抖音分享知识。

除了导读经典,抖音科普直播还带领用户探索最前沿的知识。在不久前结束的诺贝尔奖颁奖季,抖音“知识前沿派对”邀请了曹则贤、李永乐、郭伟等14位科学家、专家、科普达人讲解诺奖知识,受到网友欢迎。据悉,抖音“知识前沿派对”活动于今年10月1日上线,将持续至明年1月1日,包含科学家直播对谈、关键科学热点及时解读、创作者科学内容投稿等,覆盖前沿科学、科技发展、科幻畅想等多个维度。