看是什么意思？看物理學(xué)家怎么說(shuō)

對(duì)于人來(lái)說(shuō)，看是五感之一。人類通過(guò)眼睛獲得人或物的影像信息，并將信息傳遞給大腦，進(jìn)一步產(chǎn)生對(duì)事物的認(rèn)知和態(tài)度。但對(duì)于物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，“看”有其特殊的意義，其含義遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是看書、看報(bào)這么簡(jiǎn)單。

自從17世紀(jì)以來(lái)，強(qiáng)調(diào)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)的物理學(xué)家們不再簡(jiǎn)單地用眼睛去看，而是更多地開始依靠工具。比如伽利略望遠(yuǎn)鏡、牛頓反射望遠(yuǎn)鏡、胡克的顯微鏡、分光鏡，現(xiàn)代的物理學(xué)更是依靠粒子加速器。通過(guò)這些儀器設(shè)備，物理學(xué)家們可以與那些無(wú)法用人的本能感知的現(xiàn)象進(jìn)行互動(dòng)。

光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡

最典型的就是很多量子科普中都會(huì)提到“觀察者”，其實(shí)，在量子實(shí)驗(yàn)中，“觀察者”并不是指做實(shí)驗(yàn)的人，而是指做實(shí)驗(yàn)的儀器。物理學(xué)家們會(huì)首先介入，根據(jù)量子理論對(duì)實(shí)驗(yàn)做出預(yù)測(cè)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，包括校準(zhǔn)儀器。儀器跟粒子發(fā)生互動(dòng)并記錄結(jié)果，然后物理學(xué)家根據(jù)結(jié)果和理論分析得出必要的結(jié)論。

電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)示意圖

從上面這個(gè)過(guò)程我們可以看出，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，儀器的技術(shù)水平才是最重要的。物理學(xué)脫離了經(jīng)典物理進(jìn)入到現(xiàn)代物理學(xué)以后，已經(jīng)擺脫了使用肉眼去“看”，而是變成了徹底依賴技術(shù)、依賴儀器的一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。

X波段電子直線加速器

這就是為什么物理學(xué)發(fā)展到今天，已經(jīng)不可能出現(xiàn)民間大師的原因了。那些儀器設(shè)備，根本不是民間大師的個(gè)人財(cái)力能負(fù)擔(dān)得起的。跑偏了，還是回到物理學(xué)的“看”這個(gè)話題上。自從物理學(xué)進(jìn)入到現(xiàn)代物理，傳統(tǒng)看到的“東西”跟物理學(xué)家看到的“東西”發(fā)生了根本性的變化。

牛頓第二定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

當(dāng)我們用身體的本能去“看”的時(shí)候，我們看到的現(xiàn)象是被發(fā)現(xiàn)的。但現(xiàn)代物理學(xué)中所看到的現(xiàn)象并非“被發(fā)現(xiàn)”，而是通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立起來(lái)的。現(xiàn)象不再是經(jīng)典物理中那樣被發(fā)現(xiàn)的，而是通過(guò)理論去創(chuàng)造，再通過(guò)儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)在的物理學(xué)家，不是去發(fā)現(xiàn)已有的“事實(shí)”，而是根據(jù)理論的數(shù)學(xué)描述，利用更先進(jìn)的儀器設(shè)備來(lái)創(chuàng)造“現(xiàn)象”。我們可以這樣說(shuō)，“看”是現(xiàn)代物理學(xué)中一種在理論的基礎(chǔ)上創(chuàng)造現(xiàn)象的技術(shù)，依靠這種技術(shù)，物理學(xué)家們會(huì)創(chuàng)造出新的現(xiàn)象，也有可能是預(yù)想不到的現(xiàn)象。

強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)

也許你會(huì)認(rèn)為，這種認(rèn)識(shí)只屬于量子力學(xué)吧，畢竟粒子物理可以通過(guò)理論去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而天文觀測(cè)就不能根據(jù)理論去創(chuàng)造現(xiàn)象。但事實(shí)并非如此。
可見(jiàn)光的天文望遠(yuǎn)鏡只是天文觀測(cè)中的一種，更多的天文觀測(cè)依賴可見(jiàn)光之外的波段，包括、但不限于X射線和紅外、甚至是伽馬射線和其它一些宇宙中游蕩的微觀粒子。天文學(xué)家們，依靠理論假設(shè)和數(shù)學(xué)模型的計(jì)算，通過(guò)不斷研制新的儀器，去發(fā)現(xiàn)那些隱藏在宇宙中可見(jiàn)光之外的信號(hào)中的信息。

事件視界望遠(yuǎn)鏡所拍攝到的人類首張黑洞照片

對(duì)于物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，“看”的含義就是“與現(xiàn)象進(jìn)行互動(dòng)”，并對(duì)這個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量，從而獲取與現(xiàn)象相關(guān)的信息。物理學(xué)中“看”的是可見(jiàn)光、紅外、X射線、微觀粒子等等與儀器之間的相互作用，得到的是觀測(cè)對(duì)象與儀器之間相互作用所產(chǎn)生的信息。

中國(guó)“天眼”射電望遠(yuǎn)鏡

看完上面的介紹，我想大家也應(yīng)該了解了，物理學(xué)家們的“看”不是我們傳統(tǒng)意義上的看，不是被動(dòng)地接受再形成認(rèn)識(shí)，而是一種集合人類最新的理論和技術(shù)成果，創(chuàng)造現(xiàn)象并記錄互動(dòng)的一種研究方法。
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