出人意料的电子分裂

电子是最基本的一种粒子。在基础物理学中,电子被视作没有结构的点,具有质量、电荷和角动量(或“自旋”)。根据量子力学和相对论的严格规则,这个看上去有些简陋的描述成为了构建化学和电子学的基础元素。在不久之前,把电子注入特定物质使其分裂还是一个近乎荒诞的想法。就像哥白尼时代的自然哲学家都认为日心说极其荒唐一样,对于多数严谨的物理学家而言,电子会分裂成其他物质的想法也是非常离谱的。

测量定义时间

在历史的长河中,人类大部分时候都是利用太阳和月亮来计时的。地球自转一周构成我们的“一天”,绕着太阳公转一圈便是我们的“一年”,而地球和月球的华尔兹则给了我们“月”的概念。日畧利用物体在阳光下的投影来测定时辰,但它也有明显的缺陷,比如阴天多云的时候,它就不管用了。

芝诺悖论遐想

面对同一个问题,我们用不同的方式进行思考,却得到了矛盾的结论,于是悖论就产生了。然而大自然是不可能自相矛盾的。所以,物理悖论的出现意味着我们的思考出现了错误,这也推动了我们不断进步。在物理学史上,悖论扮演着光辉的角色。16岁的少年爱因斯坦想象着如果他可以追上光,那么他看到的现象会违背当时的物理学定律。经过10年的思考,他提出了狭义相对论,其中证明了光是不可能被追上的。

量子物理中的时钟悖论

1935年,物理学家埃尔温·薛定谔(Erwin Schrodinger)提出了一个思想实验,用于测试量子理论是否完全描述了现实。这个实验被后人称为“薛定谔的猫”,它假想了一个密封的盒子,里面有一只猫、一个装有毒气的瓶子和一个可以打碎这个瓶子的开关:当一个不稳定的原子核衰变,就会触动机关,打破瓶子、将猫毒死。

要不设立一个反诺贝尔奖?

从明确科学发现的贡献度到训练人工智能思考,在科学界,如何奖励成功是一项重要却十分困难的任务。20世纪70年代末、80年代初是一个令人兴奋的时代。当时,包括我在内的众多物理学家都信心满满地认为,我们即将实现基本力的大统一理论。这个理论的一个惊人预言是:质子是不稳定的,它像许多放射性核一样,最终也会衰变。

中子星“点石成金”

最近,科学家着迷于对引力波的观测。这项新兴的天文学研究已经初露锋芒,似乎正在以一种令人惊讶和美妙的方式填补我们在理解元素起源上的巨大空白。新的发现解决了一个长期存在的谜团:那些中子占比最多的重元素,比如金、银和铀等等,是如何形成的?

科学预言的苦与乐

最近几个月,有两项漂亮的实验为任意子的存在提供了令人信服的证据。任意子是一种只存在于某些材料中的新型粒子。它们的显著特征是具备一种原始的记忆,能够保存过去的行为信息。因为这种特性,任意子成为了未来量子计算机的重要组成部分。

今夏最值得读的物理书

在我的少年时代，我和父亲有过一个协议，它改变了我的一生。父亲会时不时开车带全家人去离家数英里的一个大书店。在那儿，我可以用我（很有限）的零用钱去买任何想读的书。但如果我想买的书得到父亲的认可。他就会资助我一半的书费，有时候甚至是全部。这让我印象非常深刻。因为父亲是个很节俭的人——当然我也不轻易花掉零用钱。

宇宙弹球的启示

行星的倾斜与旋转揭示了太阳系复杂混乱的历史,了解这段历史可以让我们更好地认识人类在宇宙中的位置。当9月秋分过后,在远离赤道的地方,人们开始觉察到昼夜长短的变化。在北半球的我,有更多的时间尚夜空繁星,在由行星倾斜和偶尔交汇的天体轨迹铸就的看台上,思索宇宙的韵律。

物理学走到尽头了吗?

有人担忧物理学的未来,但获得新发现的机会实际上仍比比皆是。“物理学家沉迷于追求数学的优美,却正在丧失解决新问题的能力。”“顶级的物理学家不再关心物理现实——当然他们也不用关心这些。”“科学完了。”这几句话简要但还算准确地概括了近期出版的几本新书的内容,它们分别是:萨比娜·霍森菲尔德(Sabine Hossenfelder)的《迷失在数学里》(Lost in Math)、理査德·达维德(Richard Dawid)的《弦论与科学方法》(String Theory and the Scientific Method)以及约翰·霍根(John Horgan)的《科学的尽头》(The End of Science).