物理看看(物理學(xué)中觀察和看有什么區(qū)別)

今天，我的車(chē)壞了。在幾公里的道路上，該車(chē)曾四次拋錨。儀表盤(pán)上的故障燈集體報(bào)警。修理工隨身帶著電池，保證全程。最后到了維修店，終于確認(rèn)是電池老化了。要判斷電池是否老化，只需用萬(wàn)用表測(cè)量即可。但我的萬(wàn)用表不在車(chē)?yán)铮@讓我盯著看，并沒(méi)有“看到”它。

萬(wàn)用表是朋友們第一次接觸物理電學(xué)部分時(shí)會(huì)接觸到的儀器。我們可以用它來(lái)“看到”電的各種特性。今天受到我的車(chē)輛故障的啟發(fā)，我們來(lái)談?wù)勎锢韺W(xué)中的“看到”是什么？

對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，看就是用眼睛看。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物理學(xué)家不再局限于用肉眼觀察，而是更多地依靠各種工具進(jìn)行觀察。從伽利略的天文望遠(yuǎn)鏡到各種顯微鏡和分光鏡，再到今天的粒子加速器和引力波探測(cè)器。這些儀器可以幫助人們與依靠人類(lèi)生理功能無(wú)法感知的現(xiàn)象進(jìn)行交互。

然而儀器的介紹很容易引起很多不懂科學(xué)的人的誤解，其中最著名的就是“觀察者”。不懂量子力學(xué)的人常常因?yàn)樵诳破瘴恼轮凶x到“觀察者”可以影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果而推斷出“意識(shí)可以影響觀察結(jié)果”。

事實(shí)上，量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)中提到的“觀察者”是一個(gè)科學(xué)術(shù)語(yǔ)，指的是實(shí)驗(yàn)中使用的測(cè)量?jī)x器和測(cè)量中使用的技術(shù)方法。在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家根據(jù)理論做出預(yù)測(cè)、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)并校準(zhǔn)儀器。測(cè)量后，分析結(jié)果，糾正您的預(yù)測(cè)，并得出結(jié)論。

在經(jīng)典世界中，我們所說(shuō)的觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通常是指那些用肉眼可以看到的現(xiàn)象。然而，自從上世紀(jì)初相對(duì)論和量子力學(xué)誕生以來(lái)，物理學(xué)中的現(xiàn)象已經(jīng)無(wú)法用肉眼看到。是的，這些現(xiàn)象通常都與相應(yīng)的儀器有關(guān)。

現(xiàn)代科學(xué)的現(xiàn)象不可能像經(jīng)典物理學(xué)的現(xiàn)象那樣“主動(dòng)地出現(xiàn)”在你的眼前。它們只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)建立。然而，科學(xué)家們繼承了牛頓制定的科學(xué)框架，仍然以實(shí)驗(yàn)為手段來(lái)檢驗(yàn)先驗(yàn)現(xiàn)象，然后用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)描述現(xiàn)象。

在現(xiàn)代物理學(xué)的研究中，新現(xiàn)象不是簡(jiǎn)單地發(fā)現(xiàn)的，而是一點(diǎn)一滴地創(chuàng)造和建立的?，F(xiàn)代物理學(xué)家與20世紀(jì)之前的物理學(xué)家的區(qū)別在于，物理學(xué)家不再觀察“事實(shí)”，而是基于理論的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，利用高新技術(shù)創(chuàng)造“效果”。

因此，對(duì)于現(xiàn)代物理學(xué)來(lái)說(shuō)，“看見(jiàn)”意味著基于物理理論創(chuàng)造現(xiàn)象的技術(shù)。通過(guò)新技術(shù)，一些人類(lèi)從未預(yù)料到的現(xiàn)象甚至可以變得可見(jiàn)。

讀完這些描述，你可能會(huì)立即認(rèn)為這種方法是量子力學(xué)的研究方法，不應(yīng)該應(yīng)用于廣義相對(duì)論等物理學(xué)。因?yàn)閺V義相對(duì)論主要應(yīng)用于宇宙大尺度的研究，我們沒(méi)有辦法改變宇宙中的任何一顆星星，甚至連天上飛來(lái)的一塊小石頭也無(wú)法改變。

但這種情況并非如此。即使是天文臺(tái)也需要利用信號(hào)來(lái)觀測(cè)宇宙。這些信號(hào)有時(shí)非常微弱，它們的波長(zhǎng)不在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，甚至通過(guò)光子以外的其他粒子傳播。天文學(xué)家使用特殊的望遠(yuǎn)鏡讓我們看到肉眼看不見(jiàn)的現(xiàn)象。

通過(guò)使用功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)分析這些儀器記錄的數(shù)據(jù)，我們可以收集隱藏在可見(jiàn)光波段之外的信息。這幾天，我給我的天文望遠(yuǎn)鏡加了一個(gè)紅外截止濾光片。這是因?yàn)槲抑幌胱屛业男行窍鄼C(jī)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡捕捉到行星的可見(jiàn)光部分。我對(duì)它們發(fā)出的紅外信息不感興趣。興趣。

對(duì)于物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，“看見(jiàn)”這個(gè)詞仍然是一種與現(xiàn)象相關(guān)的行為。它與經(jīng)典物理學(xué)中的“看見(jiàn)”具有相同的含義，但它包含更多含義，包括使用儀器與物質(zhì)相互作用。測(cè)量并獲取有關(guān)現(xiàn)象的信息。

在現(xiàn)代物理學(xué)中，今天研究的對(duì)象不再僅僅是可見(jiàn)光、聲波、微觀粒子等相互作用，還包括更廣泛頻率范圍內(nèi)的電磁波，甚至電磁波無(wú)法參與的相互作用（暗物質(zhì)、暗能量），新儀器需要能夠接收和測(cè)量與被觀察系統(tǒng)交互時(shí)生成的信息。

以上是我對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)中“看見(jiàn)”的描述。你明白了嗎？

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