杂文第二卷- 第22部分

　　　　原来刻木板，刻地方志的木印板，印在草纸上，钉成线装书。

　　　　专家跑到县城，通过网络，发布了一则重要消息：“全国最后一个古法造纸印刷的古迹仅存于这可是Z国古代三大发明的硕果仅存的活化石！”

　　　　引来一大批傻冒，跋山涉水，历尽艰辛，高价买到了“活化石”，满意而归。

　　　　这个地方脱贫了！

　　　　本故事纯属虚构，如有镭同，巧合而已。
第106篇　近代物理初步
　　　　第106篇近代物理初步

　　　　《近代物理初步》

　　　　（一）牛顿的经典物理

　　　　在古代，人们研究世界工具是肉眼，方法是对实践的观察和思考。其中最杰出的是阿里士多德。他研究的范围之广、之深，后人无人可比。代表性的观点是：

　　　　“物体越重，下落越快。”

　　　　“桌子不推不动，灰尘不扫不走。”

　　　　这些结论描述了现象，但是不可能揭露本质。世界是复杂的，多因素在起作用，人们的“常识”往往带有局限性，甚至是错误的，例如上述的的观点，往往导致：“运动和质量有关”、“力是运动的原因”等违反物理常识的结论。所以，“自以为是”是妨碍学生进步的主要原因。

　　　　人不可能自发地挣脱“自以为是”的局限，只有集无数前人的研究成果，才能克服这些局限，取得历史性的突破。牛顿就是突破性的代表人物。

　　　　牛顿的三定律就是突破点：物体不可能自己改变自己的运动状态，只有相互作用，就是力，才能改变运动状态。在独立的时空中，物体唯有质量这一属性，物体在时空中的运动状态，只有力才能改变。

　　　　由此建立起牛顿的物理体系，对当时的实验手段，所能研究的宏观低速世界中的力、热、电、声、光，各种现象的研究，理论和实践，符合的程度令人满意。

　　　　所以，牛顿物理被称为经典物理。

　　　　（二）前一世纪中叶的科技革命

　　　　由于牛顿物理是实验的物理，实验就是人为地创造一个简单的环境，排除次要因素的干扰，研究单一因素的作用结果，这就是本质的揭露。

　　　　所以，科学界对实验手段的要求越来越高，对仪器的精确程度的追求，达到如痴如醉的地步。

　　　　并且，科学研究的成果，为资本带来越来越丰厚的利润，因此，资本分出一部份利润，投入实验室的建设中。

　　　　到前一世纪中叶，欧洲各地争相建立财雄势大的实验室，两大技术：光学仪器和真空技术取得了惊人的发展。

　　　　光学仪器拓宽了人的视野，使人能看到更远的星空、更细微的事物。真空削弱了空气的干扰，主要因素的作用被突现出来。当人们的视线开始进入更细微的世界时，发现了牛顿物理的局限性。

　　　　最先的争论出现在对光的认识。光的本质，是粒子还是波？

　　　　牛顿本人认为，光的本质象一个个小钢球，遵循牛顿三大定律，并且解释当时人们熟知的“直线传播、反射、折射”现象很成功，所以光的粒子说占了统治地位。

　　　　可是扬氏双缝干涉实验，用“暗纹”无情地嘲笑了牛顿的粒子说。只有光的波动说，能轻易地解释“暗纹”。这场世纪后半叶的争论，以波动说的胜利告一个段落，经典物理的光学部份被更新了。

　　　　（三）上一世纪初叶的科学更新

　　　　到前一个世纪的末叶，又出现了划时代的突破，普朗克，这位坚信光的波动说的青年人，在求黑体辐射的光源总功率时，遇到“无穷大的陷井”，只有用光的粒子说，才能得到正确的结果。

　　　　普朗克扭扭捏捏地又提出了“光是粒子”的看法，然后把余下来的日子，全部用于求证“普朗克公式是错的”，结果失败了。

　　　　就在普朗克浪费自己的聪明的大脑和宝贵的生命时，爱因斯坦注意到两个新发现：普朗克公式和光电效应实验，这是另一个令光的波动说难堪的实验。他提出了“光（粒）子”这个概念，提出了爱因斯坦光电效应方程，轻易地证明了光是粒子。

　　　　科学界剧烈的波粒之争，与第一次世界大战相比，毫不逊色，当欧洲战场的战争极其惨烈的时候，多数科学家都陷入波粒之争的生死存亡大战时，双方为了胜利，出尽法宝，设计了无数巧妙的实验，得到了无数精彩的结果，把科学推向一个令人眼花撩乱的发展时期。

　　　　首先是无线电、红外线、紫外线的发现，使人们认识了电磁波中除了可见光，还有看不到的“线”，这些发现极大地提高了人类的生产能力、生活素质。

　　　　然后是天然放射线的发现，真空程度的提高导致元素特征光谱的发现、阴极射线的研究导致电子的发现、X射线的发现、使人们一步一步深入到原子构成的研究。

　　　　卢瑟福的α粒子散射实验不但使人的视线深入到原子核，而且为科学界提供了一大批优秀的研究生，这批研究生后来都成为近代物理权威。

　　　　卢瑟福的α粒子散射实验装置必须抽真空，一次疏忽导致真空度不够，α粒子击中氮核，发现了质子，研究生们纷纷用α粒子轰击各种原子核，最成功的是查德威克用α粒子轰击铍9而发现了中子，小居里夫妇用α粒子轰击铝27而发现了正电子，引出了反物质的概念。更有人模仿着用中子轰击铀235，发现了核裂变，提供了人类和平利用原子能的宽阔前途。

　　　　这个科学多产的时期，两位著名的科学权威值得一提，一位是非常不重视实际实验，只遨游在“思想实验”的爱因斯坦，这位税务员出身的“野生”科学家，总是在最基本的地方对牛顿物理提出质疑，他最大的优势是推理非常严密。爱因斯坦质疑“同时性”，发现了狭义相对论。认为引力质量和惯性质量的“同一性”，发现了广义相对论。质疑质量和能量的“各自独立性，”发现了质能联系式。这些理论的结论，都得到了实验的支持。

　　　　尤其是质能联系式，为人类利用核能提供了研究方向。根据一张普通的元素周期表，计算各种元素的平均核子质量，大的向小的转化，必定有大量核能释放出来。这就在核裂变之外，找到了核聚变的方式，并被证明是太阳的能量来源。

　　　　如果受控的核聚变能够实现，人类再也不用担心能源危机了。

　　　　玻尔是卢瑟福的得意门生，他最先提出了量子的概念，认为微观世界的规律与宏观世界的规律，没有理由一样，引导了量子物理的建立。从此，量子物理和牛顿物理同时并立，各管各的世界。

　　　　现在回到波粒之争，在斗到难解难分时，一群科学家静悄悄地把数学中的统计学，应用到物理中，其中最重要的结论是几率，个体行为无规则，集体行为有规律，这就是几率，研究几率就是关于可能性的研究。

　　　　最后，波粒之争在统计物理的干预下，达成和解。光的个体行为呈现粒子性，光的集体行为呈现波动性，这就是光的波粒二象性。

　　　　可以说，波粒之争是近代物理发生和发展的原动力。

　　　　一个有趣的插曲发生了。德布罗意，一位贵族，不象其他贵族那样喜欢荒唐事，他喜欢研究科学的最新成果。他的研究，只局限于赞叹一翻而已。当他听到光的波粒二象性这个名词时，很惊讶，说：“那么，实物粒子也应该有波粒二象性。”

　　　　好事之徒设计实验，以证明德布罗意的看法，是对还是错。结果，在电子通过晶格的实验中，观察到衍射图样。电子是实物粒子，衍射是波的特性，证明德布罗意的说法正确。

　　　　于是，实物粒子的波动性，就命名为德布罗意波，又叫做物质波。

　　　　（四）近代物理常识

　　　　一牛顿物理的适用范围

　　　　以牛顿三定律为基础，建立起来的物理体系，叫做经典物理，适用于宏观低速世界。

　　　　宏观指研究对象由数目极大的分子组成的物体，由于其波动性根本观察不到，所以物体的位置、动量可以用实验确定，具有确定性。可以确定物体的现状和未来。

　　　　低速指研究物体的运动速度远小于光速C＝300000000m/s。在这种情况下，质量和能量是各自独立的物理量，物体的质量可以默认不变，时间、空间、质量、能量是各自独立的物理量，它们只在具体的研究内容中发生联系，没有相互转化的关系。

　　　　在宏观低速世界中，经典物理的理论和实验符合到令人满意的地步。

　　　　二狭义相对论的适用范围

　　　　狭义相对论的适用范围是高速运动的世界。

　　　　狭义相对论的出发点是：真空中的光速C是速度的极限，而且是不变的。

　　　　狭义相对论的突破点是：对“同时性”的质疑。

　　　　狭义相对论的重要观念依据，是爱因斯坦的质能联系式：E＝mCC他认为：实物物质的静止质量是“凝聚成点的能量”，物体的能量则是弥散开去的质量。狭义相对论的重要结论是：

　　　　1质量会随物体的运动速度而变化：

　　　　2在一个静止的世界，有一个观察者，观察另一个以接近光速运动的世界，发现那里的尺缩短了，钟变慢了。这个结论叫“尺缩钟慢”，

　　　　即高速运动世界里的时、空，发生相应变化。

　　　　三量子物理的适用范围

　　　　量子物理适用于微观世界。

　　　　没有任何理由认为微观世界遵循的规律与宏观世界遵循的规律相同，甚至近似，

　　　　四量子物理简介

　　　　在微观世界（进入到分子、原子甚至更小的研究层次），研究对象是不连续的，基本的观点是：时间、空间、质量、能量都是物质的属性，不能离开物质而单独存在。每个质点的时间是分裂的，空间也是分裂的。

　　　　例如，氢原子的周围，它的空间是分裂的：在距离氢原子nnr的地方有空间。而在其他地方氢原子没有空间！

　　　　电子可以在有