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十大30秒内即可理解的科学理论:量子场论上榜

王朝探索·作者佚名  2010-06-29

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新浪科技讯 北京时间6月29日消息, 据英国媒体报道,从量子场论到安慰剂效应,科学家提出的理论越来越多,越来越深奥,在普通大众眼里,这些理论理解起来难度太大。但英国萨塞克斯大学访问学者约翰·格里宾认为,只要找到正确的浅显易懂的方法来解释这些理论,公众理解它们也是完全可以做到的。他试着用只用30秒时间来解释科学界十个最有名的理论,效果如何呢?

1.最小作用量原理

物理学家理查德-费曼证明,所有“非直线”路线会相互干扰,使得只有一条路线是可行的,而这条路线也是最快的

大自然是“懒惰的”,之所以这么说,是因为大自然的事物总以其需要最少能量的方式运转,这也是光以直线传播的原因。事实上,以直线传播的粒子和光所花的时间最少。这说明一定角度的光线为何在穿过空气进入玻璃时总是折射后成直角,经过玻璃,光线的运行速度更慢(这减少了它所要穿过的玻璃数量)。

最小作用量原理在量子论方面尤为重要。乍一看,量子论似乎预示着,像电子这样的粒子可以通过任何路线从A点来到B点,即便这意味着往返于火星。这使得像操作电脑这样的事情变得不可能起来,电脑的性能取决于运转良好的电子。但是,伟大的物理学家理查德-费曼证明,所有“非直线”路线都会相互干扰,使得只有一条路线是可行的,而这条路线也是最快的。

2.模因理论

模因这一术语是由牛津大学生物学家理查德-道金斯发明的,用于描述复制和传播生物信息的“文化复制基因”

无论何时模仿别人的行为习惯、技巧,还是复制人与人之间的各类信息,我们都是在与模因(meme)打交道。这一术语是由牛津大学生物学家理查德-道金斯(Richard Dawkins)发明的,用于描述复制和传递生物信息的“文化复制基因”。人类可以通过模仿和学习,复制包括思想和技能在内的模因,不过它们会被改变,无论是有意还是无意,所以文化也在跟着变化。这不禁令人想到物种随基因变异的进化方式。同基因一样,有些模因是成功的,而有些模因则是不成功的。有些模因像美妙旋律一样传播的原因是显而易见的:要么是有其特定用途,要么在美学上愉悦人。然而,有些模因即便不会带来任何明显好处,仍然会向外传播,比如像电脑病毒这样的东西。

3.量子场论

我们全都熟悉磁场概念,即磁体周围能感受到其影响的区域。场论对场的运转方式进行了详细描述。苏格兰物理学家詹姆斯-克拉克-麦克斯韦发现了描述磁场和电场的方程式,爱因斯坦发现了描述引力场的方程式。二十世纪,物理学家们意识到,这些“场”其实由在空间移动的粒子构成:场中的“量子”。当两个带电粒子相互之间发生力的作用,它们会通过交换光子(电磁场中的量子)实现这一目标。由此产生的量子场论(量子电动力学)解释了构成宇宙的原子的行为特性。

4.胚种论

瑞典物理学家斯范特-阿累尼乌斯认为,生命是由浮漂在太空的孢子带到地球的,他将这一概念称为胚种论,意思是“种子无处不在”

地球上的一切生命都源于外星生物“地球一游”后留下的细菌吗?这种说法听上去很牵强,但这一概念确实由标新立异的天文学家托马斯-戈尔德(Thomas Gold)提出的。他的理论依据是瑞典物理学家斯范特-阿累尼乌斯一百年前提出的假想。阿累尼乌斯认为,生命是由浮漂在太空的孢子带到地球的,他将这一概念称为胚种论(panspermia),意思是“种子无处不在”。

这一理论的“变种”是,孢子被外星文明故意送上地球——即“定向胚种论”。戈尔德的看法认为,外星人碰巧在数十亿年前经过地球,为填饱肚子在地球上稍作停留。这一理论的确十分疯狂。但是,英国著名物理学家、生物学家弗朗西斯-克里克却十分看重该理论。1962年,克里克在剑桥大学卡文迪许实验室与詹姆斯-沃森共同发现了脱氧核糖核酸(DNA)的双螺旋结构。

5.安慰剂效应

只要你相信,几乎所有事情都能具有安慰剂效应

如果有人给一片药,告诉你它可以治愈头疼,即便药片是用粉笔末制成的,你也会经历安慰剂效应。只要你相信,其实几乎任何事情都可能具有安慰剂效应。安慰剂效应解释了像顺势疗法这样的治疗方法对许多患者奏效的原因——仅仅是因为他们相信治疗能起作用。研究人员在可控条件下实施的科学实验表明,许多情况下安慰剂效应可以得到增强,比如让患者服用更大的药丸,让患者服用粉色而非白色药丸,或是以开药大夫的绝对权威去影响患者的心理。在20世纪以前,大多数药物其实完全没有作用,但无论是有意还是无意,安慰剂效应被利用发挥至极致,尤其对富有的患者而言。

 
 
 
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