今天，我的車出故障了，幾公里的路熄火4次，儀表盤上的故障燈集體報(bào)警，一路上修理工帶著電瓶全程保障，總算是到了修理廠，最后確認(rèn)是電瓶老化。判斷一個(gè)電瓶是不是老化只需要用萬用表測(cè)量一下就可以了。但我的萬用表沒在車上，這就使得我瞪倆眼睛沒“看”出來。

萬用表是小伙伴們剛開始接觸到物理中的電學(xué)部分就會(huì)接觸到的儀器，我們可以用它來“看”電的各種屬性。所以借著我今天車輛故障的啟發(fā)，咱們來談一下，什么是物理學(xué)中的“看”？

對(duì)于大多數(shù)人來說，看的意思就是用眼睛看，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物理學(xué)家們已經(jīng)不局限于用肉眼看，更多的是依賴各種工具來觀測(cè)。從伽利略的天文望遠(yuǎn)鏡到各種顯微鏡、分光鏡，到今天的粒子加速器，引力波探測(cè)器。這些儀器可以幫助人們與那些依賴人的生理功能無法感知的現(xiàn)象進(jìn)行互動(dòng)。

但儀器的引入，容易讓很多對(duì)科學(xué)不了解的人產(chǎn)生誤解，其中最著名的就是“觀察者”。不了解量子力學(xué)的人常常會(huì)因?yàn)樵诳破瘴恼轮锌吹健坝^察者”會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，從而推論出“意識(shí)可以影響觀測(cè)結(jié)果”的錯(cuò)誤結(jié)論。

其實(shí)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，它指代的是在實(shí)驗(yàn)中采用的測(cè)量?jī)x器及測(cè)量所采用的技術(shù)方式。在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們會(huì)根據(jù)理論做出預(yù)測(cè)，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)并校準(zhǔn)儀器。在測(cè)量之后，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，糾正自己的預(yù)言，并得出結(jié)論。

在經(jīng)典的世界里，我們所說的觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通常就是指眼睛能看到的那些，然而自從上個(gè)世紀(jì)初，誕生了相對(duì)論和量子力學(xué)以來，物理學(xué)中的現(xiàn)象不再是能用肉眼看到的，這些現(xiàn)象通常都要與對(duì)應(yīng)的儀器聯(lián)系到一起。

現(xiàn)代科學(xué)的現(xiàn)象無法與經(jīng)典物理學(xué)中的現(xiàn)象一樣可以“主動(dòng)出現(xiàn)”在你的眼前，它們只能通過實(shí)驗(yàn)建立起來。但科學(xué)家們繼承了牛頓所制定的科學(xué)框架，仍舊將實(shí)驗(yàn)作為檢驗(yàn)先驗(yàn)現(xiàn)象的衡量標(biāo)準(zhǔn)，然后用數(shù)學(xué)語言對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行描述。

在現(xiàn)代物理學(xué)的研究中，新現(xiàn)象不是簡(jiǎn)單地被發(fā)現(xiàn)，而是被創(chuàng)造，被一點(diǎn)一點(diǎn)地建立起來的。現(xiàn)代的物理學(xué)家與20世紀(jì)之前的物理學(xué)家不同的是，物理學(xué)家們不再是觀察“事實(shí)”，而是依據(jù)理論的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，通過使用高新技術(shù)來創(chuàng)造“效果”。

因此，對(duì)于現(xiàn)代物理學(xué)來說，“看”意味著在物理理論基礎(chǔ)上創(chuàng)造現(xiàn)象的技術(shù)，通過新技術(shù)甚至可以使一些人類從未預(yù)想過的現(xiàn)象顯現(xiàn)出來。

看完這些描述，可能你馬上會(huì)想到，這種方式就是量子力學(xué)的研究方法，不應(yīng)該適用于廣義相對(duì)論這樣的物理學(xué)。因?yàn)閺V義相對(duì)論主要是應(yīng)用在宇宙大尺度的研究當(dāng)中，我們根本沒有辦法改變宇宙中的任何星辰，哪怕是一顆天外飛來的小石塊。

但真實(shí)的情況并非如此。即使是天文觀測(cè)臺(tái)也需要通過信號(hào)來觀測(cè)宇宙，這些信號(hào)有時(shí)候很微弱，它們的波長(zhǎng)不在可見光的范圍內(nèi)，甚至是靠光子以外的其它粒子來傳播的。天文學(xué)家們通過特殊的望遠(yuǎn)鏡可以讓我們看到肉眼不可見的現(xiàn)象。

把這些儀器記錄的數(shù)據(jù)，利用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算分析，就可以搜集到隱藏在可見光波段之外的信息。這幾天，我給自己的天文望遠(yuǎn)鏡增配了一個(gè)紅外截止濾鏡，這是因?yàn)槲抑幌胱屛业男行窍鄼C(jī)能夠通過望遠(yuǎn)鏡捕捉到行星的可見光部分，對(duì)于它們發(fā)射出的紅外信息，我不感興趣。

對(duì)于物理學(xué)家們來說“看”這個(gè)詞仍然是一個(gè)與現(xiàn)象聯(lián)系的行為，與經(jīng)典物理中的看是同一個(gè)意思，只不過它包含了更多的含義，包括了利用儀器與物質(zhì)進(jìn)行互動(dòng)測(cè)量并從中獲得與現(xiàn)象相關(guān)的信息。

在現(xiàn)代物理學(xué)中，如今的被研究對(duì)象不再是只有可見光、聲波、微觀粒子等相互作用，也包括更多頻率范圍的電磁波，甚至包括電磁波也不能參與的互動(dòng)（暗物質(zhì)、暗能量），新的儀器就需要能夠接收和測(cè)量與被觀測(cè)系統(tǒng)互動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的信息。

以上就是我對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)中“看”的講述，您GET到了嗎？

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