[ilingku:071]
[00:00.00]本字幕由TME AI技术生成
[00:00.38]大家好
[00:00.92]我是爱是谁
[00:01.82]咱们继续上期的内容
[00:04.24]每个质子和电子都是有确定的重量
[00:08.04]如果能称重量的话
[00:09.98]前提是如果能的话
[00:11.42]每两个电子的重量它是完全相同的
[00:14.78]这在理论上是这样的
[00:16.56]上期咱们说了
[00:17.62]这是费米悖论的
[00:18.84]费米发现的
[00:20.32]也就是说
[00:20.96]所有的电子
[00:21.66]它其实长得一模一样
[00:23.52]你没办法去区分它
[00:25.77]所有的电子都一模一样
[00:27.47]那么原子核
[00:29.97]要知道
[00:30.45]是不会像我们人类一样以貌取人的
[00:33.15]所以它跟谁结合都一样
[00:35.67]并且每两个质子的重量也是完全相同的
[00:39.39]当然
[00:40.03]不同元素的重量那肯定是不同的嘛
[00:42.95]氧元素和碳元素的重量就是不同的
[00:45.37]氢原子和银原子的重量也是不同的
[00:48.69]每个不同元素的原子都是有着不同的重量的
[00:52.39]但是电子都一样
[00:54.55]电子永远是不会碰到原子核的啊
[00:57.33]因为这个电子咱们知道
[00:58.43]是绕着原子核去运行的一团雾
[01:02.75]叫电子云
[01:04.51]当两个原子靠近的时候
[01:06.29]他们的电子就会互相干扰对方啊
[01:08.77]就是说
[01:09.31]我这个电子云里只能有我
[01:10.97]不能有你
[01:12.11]但是它不会碰到原子核
[01:15.83]电子是基本的粒子
[01:17.79]电子能量高的时候
[01:19.03]我们叫它什么高能粒子
[01:20.81]这个中微子在高能的时候也是属于这个高能粒子的
[01:24.87]不同的粒子之间会发生一些不同的反应
[01:28.15]这是一些基本的常识
[01:31.57]原子核啊
[01:32.61]它不是基本的
[01:34.09]因为这个原子核里面有质子和中子
[01:37.35]质子和中子它也不是基本的
[01:40.13]因为质子和中子是由夸克组成的
[01:43.77]所以它们都不是基本粒子
[01:46.65]我们通常将比原子小的东西叫做亚原子
[01:51.15]所以说
[01:51.69]亚原子是一个概念
[01:53.35]亚原子呢
[01:54.43]就是泛指比原子更小的粒子啊
[01:57.43]这些微粒等等的
[02:00.29]这个亚
[02:00.81]就是说次予的意思
[02:02.61]原子核是亚原子
[02:04.11]电子 中微子
[02:05.47]基本粒子都是属于亚原子
[02:07.59]夸克呢
[02:08.23]则是基本粒子
[02:09.31]电子也是基本粒子
[02:10.87]就是它不可再分
[02:11.95]它就是基本粒子
[02:13.19]中微子和光子也都是基本粒子
[02:15.59]当我们在说大小的时候
[02:17.23]指的是它的质量
[02:18.59]而不是它的尺寸
[02:19.87]这是非常关键的
[02:21.49]因为基本粒子都没有尺寸
[02:23.95]物理学家一般认为
[02:25.63]夸克本身是基本粒子
[02:27.23]没有大小
[02:27.99]像电子是一样的
[02:29.81]原子没有办法被切成若干份
[02:32.47]是因为原子由原子核和电子组成的
[02:35.23]你只能把电子从原子中拿掉
[02:37.73]然后剩一个原子核
[02:39.37]但是你没有办法把原子核切成若干份
[02:42.25]夸克这些都是基本粒子
[02:44.59]它是像电子一样不可再分的
[02:46.53]它们都属于基本粒子
[02:47.67]关于基本粒子
[02:48.71]它没有大小这一点
[02:50.25]普通人真的很难理解呀
[02:51.81]因为它有质量
[02:53.11]所以也就是说
[02:54.39]它的密度是无限大的
[02:55.93]原子中的电子是一个基本的粒子
[02:58.13]它是个点状的
[02:59.05]但是没有大小啊
[03:00.81]粒子在物理学上都是数学上的
[03:03.03]这个 呃
[03:03.91]纯粹的点
[03:04.97]没有大小
[03:05.61]也没有长宽
[03:06.59]的确
[03:07.27]物理学家用量子力学和相对论来解释基本粒子
[03:11.71]就得假设它是没有大小的
[03:13.57]逻辑上讲是这样
[03:15.03]咱们稍微提一下中微子吧
[03:17.09]中微子呢
[03:17.73]也是基本粒子之一
[03:19.09]一九三零年
[03:20.15]奥地利物理学家利提出了存在中微子的假设
[03:24.33]一九五六年
[03:25.29]科温和这个叫做弗雷德里克
[03:28.73]莱因斯
[03:29.65]它利用这个核反应堆产物的贝塔衰变产生反中微子
[03:35.73]观测到了中微子诱发的反应
[03:38.56]这个中微子个头非常小
[03:40.34]它不带电
[03:41.18]可自由的穿过地球
[03:42.90]是的
[03:43.42]是地球都直接就穿过去了
[03:46.06]它自旋为二分之一
[03:47.74]质量非常轻啊
[03:49.34]有的甚至说小于这个电子的百万分之一
[03:52.48]它是以接近光速去运动的
[03:55.20]与其他物质的相互作用是十分微弱
[03:58.22]号称宇宙间的隐身人
[04:01.25]这个粒子间的各种弱相互作用呢
[04:03.83]都会产生这个中微子的
[04:05.55]而弱相互作用速度缓慢
[04:07.85]正是造就了这个恒星体内质子和质子反应的主要障碍
[04:13.03]这也就解释为什么中微子能轻易穿过普通物质而不发生反应
[04:18.63]就说这个太阳体内
[04:20.11]有弱相互作用力参与的这个核反应
[04:23.03]每秒它会产生十个中微子
[04:26.47]这些中微子畅通无阻的从太阳就流向太空了
[04:30.13]每秒钟会有一千万亿个来自太阳的中微子呢
[04:33.77]就穿过每一个人的身体
[04:36.64]甚至说
[04:37.18]在夜晚
[04:38.12]太阳位于地球的另一边也是一样的
[04:42.12]因为咱们说了
[04:42.92]这中微子是一种质量极小的又不带电的这个中性基本微粒
[04:49.02]它是能够以光速进行直线传播
[04:51.72]并且极易的穿透钢铁
[04:53.80]海水以至整个地球
[04:56.57]而本身能量损失又极少
[04:59.56]所以
[04:59.78]既然这个中微子与其他物质相互作用非常弱
[05:02.94]而且轻易穿过这么厚的地球
[05:04.96]那么这一特性注定它就是最好的通信技术
[05:09.62]中微子通信呢
[05:10.58]是利用中微子运载信息的一种通信方式
[05:13.40]因此呢
[05:14.12]咱们知道
[05:14.64]这是一种十分诱人的理想信息载体啊
[05:17.80]等待科学家们解决后续的技术难题
[05:22.33]现在可以确定
[05:23.15]中微子啊
[05:23.79]它不是暗物质
[05:25.35]提到暗物质
[05:26.07]咱们在宇宙课堂的前几期说过
[05:28.03]这玩意暗
[05:29.25]可以肯定的是
[05:30.25]暗物质
[05:30.87]一定是我们不知道的一种例子或者某几种粒子
[05:34.95]这也是大部分科学家的共识
[05:37.89]这个中微子之间啊
[05:39.67]几乎是没有吸引力的啊
[05:42.54]这个我们要说一下
[05:43.74]就是你不可以用中微子组成任何物质的
[05:46.42]因为原子之间
[05:47.64]咱们知道
[05:48.08]是有吸引力
[05:48.78]它可以用原子来组成物质
[05:50.88]但是这个中微子呢
[05:52.36]咱们之前说了
[05:53.46]没有吸引力
[05:54.12]它组成不了这个物质
[05:55.70]顺便咱们说一下
[05:56.64]电子也不能组成物质
[05:58.64]因为电子都带着同样的电荷
[06:00.92]它们之间是互相排斥的
[06:02.84]你必须要将原子核和电子放在一起
[06:06.02]呃
[06:06.30]组成这个原子
[06:07.38]它才能组成物质
[06:09.08]所以
[06:09.56]咱们地球上所有东西
[06:10.84]都是由原子构成的
[06:13.72]粒子加速器
[06:14.94]咱们要说一下这个东西
[06:16.38]就是这玩意就是用来加速这些带电的基本粒子的
[06:20.72]我们现在通常用的这个加速器
[06:23.00]都是用来加速电子或者质子的
[06:25.32]这是为什么呢
[06:26.18]因为它们都带电
[06:28.03]不带电的粒子是没有办法被加速的
[06:30.77]有人可能会问
[06:31.95]电流里面也是电子呀
[06:33.47]那这些电子是孤立存在的吗
[06:36.33]咱们说普通电流
[06:37.65]就比如电线里面的这个电流
[06:39.55]是由运动的电子构成的
[06:42.73]这些运动的电子是怎么来的呢
[06:45.69]就是当电子变成自由状态的时候呢
[06:48.67]在电压的作用下
[06:50.55]会从一个原子核跳到另外一个原子核
[06:53.99]哎
[06:54.27]他们互换了电子
[06:55.63]或者说电子跑到另外一个地方去了
[06:58.43]哎
[06:58.69]这就成了运动的电子了
[07:01.65]但是半导体里面
[07:03.23]哎
[07:03.49]也可以由其他方式产生电流
[07:05.51]就是少了一个电子的原子运动起来产生的这个电流
[07:09.51]咱们后续会说
[07:11.42]电子从这个原子中掉出来
[07:14.46]或者说它跑了
[07:15.78]它就会辐射光
[07:17.54]后面咱们也会介绍光电效应以及光子的内容啊
[07:21.30]聊到这个激光
[07:22.24]聊到这个辐射
[07:23.12]我们会说
[07:25.16]咱们这个把上期物质不会向内塌陷的原因说了
[07:32.20]那么还有一个问题没解释
[07:35.30]物质为什么不会向外爆炸
[07:37.20]它为什么稳定待在那儿不爆炸
[07:39.44]其实这是一个啊
[07:41.04]很值得追问的问题
[07:42.80]咱们继续拿武伴来举例子
[07:45.23]一个原子核会跟这个电子配对
[07:47.99]从而形成原子
[07:49.07]这就很像男生和女生结成舞伴嘛
[07:51.43]一男一女在舞会上跳舞
[07:53.73]常常会有这种情况
[07:54.75]就一对舞伴中的男生
[07:56.55]其实也觉得啊
[07:57.73]那个男的跟那个男的跳舞
[08:00.21]那女的长也挺好看
[08:01.55]也想跟人家跳哎
[08:03.17]一对舞伴中
[08:03.97]这个女的也觉得
[08:04.89]哎呀
[08:05.25]那个男的好帅
[08:06.05]那小哥哥好帅
[08:06.99]也想跟他跳舞
[08:08.49]现在这个男的吧
[08:09.55]跳腻了
[08:10.13]那怎么办
[08:10.99]所以说
[08:11.57]不同舞伴之间
[08:12.67]可以相互交换成员
[08:14.65]比如说 哎
[08:15.77]跳着跳着碰到一起了
[08:17.57]那么大家把手一换
[08:19.01]哎
[08:19.23]就开始继续跳
[08:20.45]交换成员
[08:21.85]类似的
[08:22.73]不同的原子之间呢
[08:24.31]也可以互相的分享电子和原子核
[08:27.93]都是可以的
[08:28.79]就说男女
[08:30.15]这个男的是电子
[08:31.19]呃
[08:31.55]这个原子核
[08:32.41]女的是这个电子
[08:33.47]都是可以互相换的
[08:34.75]并且这女的长得都是一模一样的
[08:38.00]这种情况下啊
[08:39.68]不同的原子间呢
[08:41.08]就会产生一种吸引力
[08:42.92]这就是所谓的化学键
[08:45.33]哎 当然
[08:45.81]咱们要说一下
[08:46.53]虽然电子都长得一模一样
[08:47.91]你就想不懂
[08:48.53]为什么这男的还想着说跟其他垫子跳舞
[08:51.37]都长一模一样
[08:52.31]你就跟现在跳啊
[08:53.67]那就是咱们举这个例子就是不具严谨性啊
[08:56.61]大家不要去深究这个
[08:58.64]咱们看这个图吧
[09:00.04]这就是两个氢原子形成的一个氢分子的示意图
[09:03.84]氢原子是由一个氢原子核和一个电子所组成的一对五班
[09:09.48]当两个氢原子足够接近的时候呢
[09:12.36]这两个氢原子中的电子就可以越界的跑到对方的区域
[09:16.44]哎
[09:16.58]这就像是两队舞伴
[09:18.28]咱们比较近
[09:19.30]其中这个女生呢啊
[09:21.54]说是要么你跟这男人跳
[09:23.80]你也可以跟另一个男人跳
[09:25.12]只需要交换一下
[09:26.30]所以说
[09:27.06]这两个氢原子是由于这个化学键的吸引力
[09:31.02]仅仅呢
[09:31.62]就结合到了一起
[09:32.64]从而形成了一个氢分子哎
[09:34.68]他们可以互换
[09:36.10]正是由于这种化学键的吸引力呢
[09:38.58]物质才不会四处飞散
[09:40.52]更不会突然爆炸
[09:43.10]所以啊
[09:43.56]在舞会上
[09:44.34]一群男生和一群女生
[09:45.94]那肯定是会自动结成一对一对的舞伴
[09:49.04]不会有一个男的拉着两个女的手
[09:50.88]三人跳啊踩脚去了
[09:53.21]没对舞伴中的女生
[09:54.65]其实都不希望别的女生来抢自己的男伴对吧
[09:57.93]我正跟他跳
[09:58.75]你过来
[09:59.65]那不行
[10:00.27]咱们要跳
[10:01.29]那咱们就交换着来
[10:02.85]所以说
[10:03.57]她会有一种向外的排斥力哎
[10:06.23]这就是物质为什么不会向内塌陷的原因
[10:09.41]与此同时呢
[10:10.67]大家跳着跳着
[10:11.81]总是会审美疲劳的嘛
[10:13.41]啊
[10:13.61]虽然长得一样
[10:14.91]但是 哎
[10:16.35]我这个女生呢
[10:17.29]其实也想跟其他男生跳舞啊
[10:19.07]男生呢
[10:19.53]也想跟其他女生跳舞
[10:20.89]跳着跳着吧
[10:21.69]大家碰到一起
[10:22.77]哎
[10:23.01]那么就换一下吧
[10:24.17]这样有意思
[10:25.33]虽然长得一样啊
[10:26.89]这就会产生一种向内的吸引力
[10:30.06]这个吸引力是电子和原子核都有的
[10:32.76]所以
[10:33.24]这就是物质为什么不会突然向外爆炸的原因
[10:37.44]所以咱们刚解释
[10:38.58]既不会向内坍塌
[10:39.96]也不会爆炸
[10:40.98]这就是物质为什么能保持稳定的解释这些内容啊
[10:46.28]我们把上期的这个物质为什么稳定就说完了
[10:50.16]你介绍氢原子
[10:51.16]让大家大概了解一下原子的结构
[10:53.20]做一个启发
[10:54.20]如果需要深入了解这些的
[10:55.92]就得去看书了
[10:57.16]节目不做深入的讲解
[10:58.78]不然就像是高中物理课一样
[11:00.98]讲什么电子轨道那些的
[11:02.54]也没人愿意听
[11:03.34]没人喜欢听
[11:04.40]咱们主要就说一下科学的发展史
[11:06.68]以及了解一下大概这些科普知识
[11:09.30]就是最后做一些补充
[11:11.70]就很多人容易搞混物理反应和化学反应
[11:15.42]比如火药燃烧或者爆炸
[11:17.34]就是火药为什么会爆炸
[11:18.88]如果我们不点燃它
[11:20.32]它就不会爆炸嘛
[11:21.64]那火药爆炸的原因是什么呢
[11:23.82]它发生了化学反应
[11:25.18]就是火药里的不同成分发生了反应
[11:27.92]有一些化学反应会产生斥力啊
[11:31.25]这时候就会爆炸
[11:32.63]在化学反应中
[11:33.93]这个分子破裂成原子
[11:35.87]原子重新排列组合性生成一个新物质的过程
[11:40.53]请听清楚
[11:41.49]是生成了新的物质
[11:43.43]叫做化学反应
[11:44.89]在这个反应中常伴有发光
[11:47.21]发热 变色
[11:48.31]生成沉淀物等等的
[11:50.55]判断一个反应是否为化学反应的依据就是它是否生成了新的物质
[11:56.01]只要生成了新的物质
[11:57.45]那么一定是化学反应
[12:00.13]而这个物理反应是指物质的状态或者存在的形式发生了改变
[12:05.57]而物质本身的性质并没有变化
[12:08.43]咱们最熟知的例如水变成冰这类相变的过程啊
[12:12.35]冰化成水等等的
[12:14.51]所以说
[12:14.95]这两者本质的区别就是化学反应产生了新的物质
[12:18.57]产生了新的物质一定是化学反应
[12:21.27]而物理反应只是物质的状态发生了变化
[12:25.57]并没有产生新的物质
[12:27.05]它还是可以在一定条件下发生转换
[12:29.93]比如加热变成水啊
[12:32.09]冷冻变成冰
[12:33.35]所有的化学反应
[12:34.67]首先都是要断裂旧的化学键的
[12:36.95]然后形成一个新的化学键
[12:39.13]但是这里有一个细节
[12:40.71]就是只断裂化学键的过程不一定是化学反应
[12:44.43]很多是物理变化
[12:46.07]它必须得生成新的化学键
[12:47.79]说明生成了新的物质
[12:49.23]所以还是那句话
[12:50.51]生成新的物质一定是化学反应
[12:52.67]很多时候
[12:53.29]你看到化学键断了
[12:54.45]它不一定是化学反应
[12:56.25]是物理
[12:57.09]比如啊
[12:58.27]第一个金属单质的融化
[13:00.33]断裂的是金属键
[13:01.85]金属钠的融化
[13:02.75]就是断裂了金属键
[13:03.97]可是它没有生成新的物质
[13:05.33]还是钠
[13:06.43]第二一个离子化合物的融化
[13:09.19]断裂离子键
[13:10.49]它没有生成新的物质
[13:11.87]比如氯化钠融化
[13:12.91]只是电离了氯化钠
[13:14.92]变成了这个钠离子和氯离子
[13:17.34]阴阳离子由原来平衡位置变成自由移动的罢了
[13:20.54]所以它是物理变化
[13:22.30]第三一个就是原子晶体的融化
[13:25.70]比如晶体硅的融化
[13:28.10]破坏了晶体中的硅
[13:29.56]硅键
[13:30.66]非极性键
[13:31.76]它是没有新物质生成的
[13:33.64]所以还是一个物理变化
[13:35.14]虽然你看到化学键断
[13:37.02]这当然都是高中的知识
[13:38.74]也是很多时候这个考卷上的考点
[13:41.48]咱们为什么要说呢
[13:42.70]也是做一个科普
[13:44.74]那么上期的内容到这我们就给大家说完了
[13:48.58]占用了这期节目十四分钟啊
[13:50.50]咱们继续聊的就是量子力学的应用
[13:54.66]我们说一下量子力学在我们生活中常见的一些
[13:58.28]比如第一个激光
[14:01.41]咱们知道原子核外是有固定轨道上运动的电子
[14:05.71]不同轨道上运动的电子
[14:07.57]它肯定是有不同的能量的
[14:10.03]把不同的能量及不同的能级的
[14:12.69]我举一个简单的例子
[14:13.97]咱们都搬过家吧
[14:15.37]那搬家公司你打电话
[14:17.01]你说 哎
[14:17.47]我这个搬个家
[14:18.57]他会问你几楼有电梯没
[14:21.03]要是楼层高还没有电梯
[14:22.91]那你这搬家费肯定是非常贵的
[14:25.31]因为他们这些工人把家具带到越高的地方
[14:29.49]那么它所消耗的能量也就越多
[14:31.85]他们消耗的能量肯定是有一个个处处
[14:34.61]那这个能量去哪了呢
[14:36.29]它是存在一个转换的
[14:37.93]转换成特殊能量
[14:39.31]我们称之为重力势能
[14:42.58]越高的地方
[14:43.30]重力势能越大
[14:44.78]换句话说
[14:45.70]十楼的家具本身就比五楼的家具拥有更多的能量
[14:49.90]你把它要搬下来
[14:51.04]你就得费更多的能量
[14:52.82]尽管看上去他们的质量是没有变的
[14:55.62]咱们再举个例子
[14:56.96]在地球上发射太空火箭也是这个道理
[14:59.90]发射时候消耗的燃料越多
[15:02.22]就能把火箭送上离地球越远的本身能量也越大的轨道啊
[15:07.74]这是咱们都知道的
[15:09.68]原子世界也遵从或者说遵循同样的规律
[15:14.46]你要把电子送上更高的轨道
[15:17.53]就需要给它更多的能量
[15:19.91]换句话说
[15:20.85]位于较高轨道的电子
[15:23.31]本身也具有较高的能量
[15:26.15]那么知道这一点
[15:27.91]很多事就好理解了嘛
[15:29.57]激光这东西
[15:30.65]和其他说是任何的这个光是一样的
[15:33.59]它都是由光子组成的
[15:35.51]咱们说光子是基本微粒
[15:37.61]它是构成光的微粒
[15:39.79]每一个光子都有一定的能量啊
[15:42.61]能量有大有小
[15:43.95]一般生活中常见的光
[15:45.31]比如太阳光
[15:46.03]就包含了许许多多的光子
[15:48.99]而且这些光子的能量与大与小
[15:51.43]但是激光
[15:52.47]它非常特别
[15:53.95]它里面每个光子的能量都是一样大的
[15:58.89]这就是激光和普通光的最大区别
[16:03.21]关于激光
[16:04.27]我们最常做的实验就是气球实验啊
[16:06.51]上高中我们都做过
[16:07.99]说一个白色的大气球里面再套一个黑色的小气球啊
[16:11.99]如果你用特定的激光朝着两个气球上面打
[16:15.03]你会发现
[16:15.99]外面白色的气球好好的
[16:18.05]但里面的黑色气球却爆掉了
[16:20.63]这与我们直觉很不相符啊
[16:22.65]根据我们的直觉
[16:24.01]日常的经验
[16:25.21]里面的气球受到外面气球才保护啊
[16:27.79]咱们俗话说
[16:29.25]天塌了还有这个个高的顶着的
[16:31.87]对不对
[16:32.51]应该是外面气球线被破坏
[16:34.27]里面的气球才爆了对不对
[16:36.94]你拿个烟头去烫
[16:38.28]那肯定是外面的先爆了
[16:39.66]里面的再啊爆
[16:42.26]这个激光是为什么出现这个问题呢
[16:45.64]这是因为对于不同颜色的气球
[16:48.24]其内部电子的能量是不一样的
[16:51.10]与此同时
[16:52.14]每种激光的光字又都有一个特定的能量
[16:56.49]当这个激光打到气球上面的时候
[16:59.35]如果气球里面的电子的能量与激光的光子能量不匹配
[17:03.87]它就不会吸收这种激光
[17:05.63]也就是这个激光跟它擦肩而过
[17:08.05]什么关系都没有
[17:08.89]哪怕穿过它的这个表面
[17:10.93]它的无视不匹配嘛
[17:12.77]反之
[17:13.61]如果它跟这个激光是匹配
[17:15.27]那它就吸收这个能量
[17:16.59]它自然就要爆掉
[17:18.69]这就是它的原理
[17:20.51]所以
[17:21.31]黑色气球里面的电子能量恰好与我们实验用的这个选取的激光的光子能量是匹配的啊
[17:28.23]所以它会吸收激光
[17:29.43]最终爆掉
[17:30.05]而白色气球的这个里面电子的能量跟激光的光子能量是不匹配的
[17:34.89]所以它无视
[17:35.97]它不吸收激光
[17:37.05]所以它不会吸收热量
[17:38.39]什么事都没有
[17:40.61]激光祛斑就是这个工作原理
[17:44.15]和这个实验上去是完全一样的原理非常简单
[17:47.45]就是当这个激光照到脸上的时候
[17:49.95]好皮肤里面的电子能量与激光的光子能量不匹配啊
[17:54.05]就像刚才那个实验里的外面的白色气球一样
[17:57.47]所以完好无损
[17:59.03]而黑色斑块里的那些
[18:00.99]就是你的雀斑呀等等这些东西
[18:03.27]它的电子能量跟激光的光子能量匹配
[18:05.91]所以它透过皮肤
[18:07.39]它会吸收激光
[18:08.59]并最终被激光所破坏
[18:10.25]那么它也就被你除掉了
[18:13.01]包括激光脱毛的工作原理也是这样的
[18:16.05]还有就是咱们医疗上用的激光手术去啊
[18:19.11]破坏一些这个坏死的这个组织器官
[18:22.99]也是这样的原理
[18:24.21]上一期啊
[18:24.97]我们说了这个抛粒不相容原理
[18:27.83]这个原理告诉我们
[18:29.81]位于原子云朵中的电子
[18:31.83]它是非常讨厌其他原子中的电子闯进自己的生活啊
[18:35.99]或者说闯进自己的所在的云彩的轨道
[18:39.37]换句话说
[18:40.15]电子不喜欢其他电子跟自己处在同一个状态
[18:43.01]它不喜欢撞衫
[18:44.69]但是激光中的光子情况却正好相反
[18:47.81]激光中的每个光子能量都一样大哎
[18:50.61]这是其一
[18:51.35]其二
[18:51.83]它都处于同样的状态
[18:54.58]激光为什么具有这么奇妙的性质呢
[18:56.68]它又是怎么产生的呢
[18:58.40]第一个回答这个问题的人呢
[19:00.16]还是爱因斯坦大神
[19:02.53]产生激光的过程
[19:03.55]其实很像一场雪崩
[19:04.81]如果想要了解雪崩
[19:06.37]可以在我的微信公众号hjfm 回复雪崩两个字
[19:10.35]获得那个bbc 的纪录片就了解了
[19:14.41]雪崩怎么产生
[19:15.27]咱们知道
[19:16.07]雪山山坡总是堆积一层层厚厚的这个积雪
[19:19.43]当外部诱因
[19:20.51]比如爆炸等等的震动
[19:22.71]使某一层的小一小块的这个雪滑下来
[19:25.85]就会引起下轨层的雪的共鸣
[19:27.77]再是下一层的雪也跟着滑下来
[19:29.89]再到下一层
[19:30.85]引起下一层雪的共鸣
[19:32.29]再是更下一层的血
[19:33.87]就这么一层一层
[19:34.63]一层一层
[19:35.35]形成连锁反应
[19:36.55]最终变成了一场壮观又恐怖的血崩
[19:40.45]同样
[19:41.41]这个连锁反应也会发生在原子的世界
[19:43.99]刚才我们说了
[19:45.07]轨道高
[19:45.61]具有高能量
[19:46.51]轨道低
[19:46.99]具有低能量
[19:48.25]类似的
[19:48.91]你把电子送到低轨道
[19:50.41]消耗的能量自然就少呗
[19:52.39]把电子送到高轨道
[19:53.59]消耗的能量就多呗
[19:55.21]换句话说
[19:56.11]高轨道的电子如果跑到你低轨道的电子这个地方
[19:59.63]它就会损失能量啊
[20:02.15]高轨道的电子本身就比你这个低轨道的电子具有更大的能量
[20:06.29]那么这个变少的能量就说
[20:08.73]电子从高轨道跑低轨轨道
[20:10.47]这能量会变少变少的跑哪去了
[20:13.27]再像我们刚才说爬楼转化为重力势能
[20:16.12]这个能量转化重力势呢
[20:17.46]是一个道理
[20:18.44]电子缺生的能量
[20:19.58]肯定会变成一种东西
[20:21.34]它叫什么
[20:21.98]变成一个个的光子跑了出来
[20:25.93]在物理学上
[20:26.87]我们把这种发出光子的过程叫做辐射
[20:29.49]也就是说
[20:30.13]从高轨到到低轨
[20:31.69]到电子这么一个
[20:33.51]呃 转换
[20:34.93]它会损失能量
[20:35.95]那么损失能量就变成光子跑出来
[20:37.89]就变成辐射
[20:39.39]一九一七年
[20:40.27]爱因斯坦发现
[20:41.33]这个辐射的过程其实是可以诱导的
[20:43.91]把一个光子打入原子
[20:45.33]它就可以诱导原子中的电子从高轨道跑到低轨道
[20:48.59]同时发出一个跟第一个光子能量完全相同的新光子
[20:53.11]然后这个过程呢
[20:54.21]叫做受激辐射
[20:55.53]啊
[20:55.73]这可厉害了
[20:56.89]一个光子打入原子
[20:58.33]就跑出两个一模一样的光子
[21:00.93]那么两个光子再打入两个信原子
[21:03.65]跑出四个完全一样的
[21:05.29]这个光子
[21:06.25]四个
[21:06.65]再跑进去
[21:07.45]再打出八个
[21:08.53]就这么不断的进行下去
[21:10.21]就会形成一种原子的雪崩效应
[21:12.69]从而产生大量的光子
[21:14.45]从且这些所有的光子都携带着相同的能量
[21:17.67]而且这些光子的能
[21:19.55]呃
[21:19.73]这个状态都是一样的
[21:21.81]那么这样产生出来的东西就是激光了嘛
[21:24.98]如果他们不一样
[21:25.80]那你肯定会把你自己皮肤烧坏
[21:27.46]你就不能用来祛斑
[21:28.58]就是因为他们一样
[21:29.68]所以你才能用
[21:31.38]爱因斯坦在一九一七年建立了激光理论
[21:34.36]但一直等到三十多年后
[21:35.80]也就是二十世纪五十年代初
[21:38.36]才有一个叫做汤斯的人把这个激光发明出来了
[21:42.32]他发明了激光
[21:43.34]最后也获得了诺贝尔物理学奖
[21:46.30]这是人们比较熟知的应用技术
[21:48.54]还有一个就是大家天天在用
[21:50.04]却不是很了解啊
[21:51.52]量子力学在半导体上的应用
[21:54.56]半导体现在已经广泛应用于我们的生活
[21:57.10]手机 电脑 电视
[21:58.60]这些离不开的东西啊
[22:00.04]最核心的元件都是半导体做的
[22:03.63]和这个芯片技术
[22:04.85]也是靠这个量子力学的
[22:06.94]什么是半导体
[22:07.70]我们知道
[22:08.26]原子中有电子
[22:09.82]在一定条件下
[22:10.74]这个电子会摆脱原子核的束缚
[22:13.08]而这个电子就变成自由状态了
[22:15.41]在电压的作用下
[22:16.53]会从一个原子核跳到另一个原子核
[22:18.61]在某种材料中自由运动
[22:20.21]就变成了运动的电子
[22:21.77]这什么呢
[22:22.59]手指的电流吗
[22:24.43]让我们把这个运动的电子想象成一辆汽车
[22:29.45]把这个电子跑过的材料咱们想象成公路啊
[22:33.05]就是把电线想成公路
[22:34.55]把里面运动的电子想成汽车
[22:36.73]那么电流大不大
[22:38.67]或者说这个小汽车跑的快不快
[22:40.67]取决于公路的路况嘛
[22:42.37]材料的这个好坏不的材料比较好
[22:45.45]那就相当于最宽的马路
[22:46.87]路况很好
[22:47.53]汽车上面跑的飞快
[22:49.01]不会受到明显的阻碍
[22:50.47]这东西叫做导体
[22:51.91]而就非常良性的导体
[22:54.41]绝大多数斤数
[22:55.47]比如铜
[22:56.69]铝
[22:57.13]铁都是导体
[22:58.59]而有些材料
[22:59.33]它路况非常糟糕
[23:00.71]障碍重重的啊
[23:02.11]一般就是老城区的这个人流车流比较密集的场所
[23:05.81]一上路水泄不通
[23:07.63]只能原地不动的啊
[23:09.51]等着这些电子走不了
[23:11.47]这东西叫什么
[23:12.27]叫绝缘体
[23:13.53]我们常见的陶瓷
[23:15.07]橡胶
[23:15.75]玻璃都是这些绝缘体
[23:18.53]只会受到特殊的材料
[23:20.41]它们非常诡异
[23:21.97]就虽然它这个路况很难
[23:24.35]也就说
[23:24.71]这个电子在上面也是会被堵死的
[23:26.97]就像开汽车
[23:27.89]前面有障碍堵车了
[23:29.94]是绝缘的
[23:30.92]但是只要外部条件发生变化
[23:33.04]比如温度升高
[23:34.46]那汽车又能在路上开了
[23:36.68]这种特殊的材料就叫半导体
[23:38.78]哎
[23:38.96]这还是比较好理解
[23:40.18]不加温
[23:40.86]或者说不有外部条件变化
[23:42.96]它就是绝缘体
[23:44.40]当你外部条件一施加
[23:46.20]那立刻就变成了导体
[23:48.26]为什么会这样
[23:49.26]还是由于量子力学
[23:50.80]咱们说了
[23:51.90]量子力学让电子拥有超能力
[23:54.78]在任意时刻都会出现在任何合的这个地点
[23:57.58]你不观测它
[23:58.32]你就不知道它在哪
[23:59.30]它同时会出现在好多个地方
[24:01.24]同样
[24:01.86]量子力学也让汽车像电子一样拥有了超能力
[24:05.12]也就是说
[24:05.62]这个电流里面的这个电子一样
[24:09.19]他在遇到障碍的时候
[24:10.31]可以开启飞行模式飞过去啊
[24:12.43]就是说
[24:13.03]为什么他在原门堵得死死的路上畅通无阻呢
[24:16.17]啊
[24:16.43]就是因为量子力学
[24:19.44]但是需要注意的是
[24:20.50]只有满足一定条件的这个半导体路上的汽车才会获得超能力啊
[24:25.26]就说这个电子必须在半导体里才可以
[24:28.20]在一定条件下
[24:29.06]比如升温
[24:29.64]它就能够通电啊
[24:32.02]本身就是绝缘
[24:33.06]这玩意可是不行的
[24:34.16]你再给它升温
[24:34.92]它还是绝缘
[24:35.90]利用半导体的特性
[24:37.28]我们可以做出很多有用的电子元件
[24:39.80]其中最重要的叫二极管和晶体管啊
[24:43.03]这是我们现在常见的
[24:44.81]是现在一切的基石
[24:46.59]二极管有一个非常特殊的性质
[24:48.35]就在一个方向给它加上电压
[24:50.09]就会产生电流
[24:51.31]而在相反的方向给它加上电压
[24:53.51]却不会有电流产生
[24:55.11]这就像是单行道一样
[24:56.57]你车只能走一个方向
[24:58.53]二极管有什么用呢
[24:59.59]既然具备单向性
[25:00.73]那么科学家
[25:01.81]或者说我们做技术的
[25:03.53]就可以让他在电路里扮演一个开关的这个角色
[25:07.19]二极管是led 啊
[25:08.63]我们熟知的发光二极管嘛
[25:10.93]Led 的发明者是三个日本人啊
[25:13.63]他们这个做的led 灯
[25:16.63]就是用发光二极管做
[25:18.15]这是一种特殊的能够发光的这种二极管啊
[25:21.60]使用这个东西有什么好处呢
[25:23.24]发光效率非常高啊
[25:24.66]比过去白炽灯要高多了
[25:26.30]就非常节能嘛
[25:27.98]所以现在很多灯泡都是用这个发光二极管做
[25:30.90]我前两天养鱼
[25:31.88]买这个led 灯啊
[25:33.30]确实是非常亮
[25:34.90]第二
[25:35.64]它的使用寿命呢
[25:36.94]很长
[25:37.68]比这个白炽灯的寿命要长十倍左右
[25:41.01]这些优点呢
[25:42.05]都会让人们普遍相信
[25:43.53]Led 呢
[25:44.17]就是未来啊
[25:45.23]非常主流的光源
[25:46.23]现在确实也是
[25:47.31]当时人们就觉得这未这是未来
[25:49.21]现在这确实就是未来啊
[25:50.91]就是现在了
[25:52.43]有一种电子元件
[25:53.89]跟前面的二极管稍稍不同啊
[25:55.73]这二极管呢
[25:56.77]是有两个接口的
[25:57.73]而这玩意
[25:58.83]这个元件有三个接口
[26:00.35]所以人们把这个电子元件呢
[26:02.25]称为三极管
[26:03.31]也叫晶体管
[26:05.64]晶体管呢
[26:06.60]可以放大电流
[26:07.70]同时又可以充当开关
[26:09.42]你看
[26:10.02]功能多了一项
[26:11.28]用处却多了无数
[26:13.12]它是由贝尔实验室的三位物理学家在一九四七年发现
[26:16.82]这几位呢
[26:17.98]也都获得了啊诺贝尔物理学奖
[26:20.80]下面是他们三位的照片
[26:22.14]从左到右
[26:22.92]分别是肖克利
[26:24.06]拉丁和布拉顿
[26:25.76]这三位呢
[26:26.44]肖克利这经历是最传奇
[26:29.36]也是很多人都知道
[26:30.54]另外两位不是很著名
[26:32.63]下面说一下他的故事吧
[26:34.25]他在贝尔实验室工作的时候
[26:35.93]发明了这个晶体管啊
[26:37.39]他名声大振
[26:38.29]因为这个晶体管蕴藏着无数的商业价值
[26:41.59]一九五五年
[26:42.55]想当百万富翁的他呢
[26:44.13]辞掉了贝尔实验室的工作
[26:45.59]跑到美国的加利福尼亚创业去了
[26:48.65]他去的地方就今天的硅谷
[26:50.63]硅谷现在是举世闻名的高科技中心
[26:53.35]It 人才心目中的圣地
[26:55.29]但那时候
[26:55.91]这个地方是个没名气的
[26:57.57]基本上没什么了不起的公司
[27:00.03]为什么短短几十年摇身一变成为全世界最著名的高科技中心呢
[27:04.15]其中一个很重要的原因就是肖克利去了那
[27:07.33]这肖克利不仅是一位了不起的物理学家
[27:09.95]同时还是个非常有进取心的创业者
[27:12.81]一九五五年
[27:13.81]他在硅谷创立的肖克利股份有限公司
[27:16.47]推动晶体管的商业化
[27:18.77]由于这个碗也是二十世纪最重要的技术突破之一
[27:22.75]那咱们知道是商业价值了
[27:24.91]太可怕了
[27:25.59]所以很多年轻的物理学家和技术人才呢
[27:28.09]都慕名来到了硅谷
[27:29.47]想跟着他干一番大事业
[27:31.11]都想成为时代的引领者
[27:34.19]很快呢
[27:34.99]肖克利身边就聚集了一批大批美国电子领域最优秀的人才
[27:39.17]这些人才中呢
[27:40.65]出现了八位特别有才华的这个年轻人
[27:44.23]那么么九九六年年肖克克利
[27:46.39]他获得诺科研物理学家
[27:47.99]那这人声声啊
[27:49.55]达到了顶峰
[27:50.53]看上去一帆风顺
[27:51.87]前程似锦
[27:53.11]但是眼看起高楼
[27:55.13]眼看宴宾客
[27:56.41]眼看楼他了
[27:58.29]肖克利虽然是一个科研领域的天才
[28:01.17]但是不懂人情世故
[28:03.11]俗称情商低
[28:04.89]高质商低情商的这个典型例子
[28:07.33]虽然创业搞得不错
[28:08.51]但中国人都懂一个道理
[28:10.13]他的国人容易
[28:11.29]守天下难
[28:12.17]他不了解个企业业运作
[28:13.67]却还喜欢例子
[28:15.03]当时他跟一个非常重要的投资者贝克曼开会
[28:18.31]谈到如何控制公司的研发成本
[28:20.93]他突然间大发脾气
[28:22.23]说我的公司必须我说了算
[28:24.21]你要是不喜欢我的管理方方式
[28:26.15]那就分手
[28:27.05]结果果人就就能不合合作这种方式是不行的的
[28:30.75]他不认识不到自己的缺点
[28:32.75]特别专跋扈
[28:34.48]认为自己最厉害
[28:35.82]没有他
[28:36.36]所有人都立刻得失业啊
[28:38.86]然后呢
[28:40.39]有一次这肖克利在这个实验室里被图钉划破的时候
[28:44.81]他就怀疑是公司里有人搞阴谋迫害的
[28:47.35]就请了私家侦探来调查
[28:49.21]所有员工呢
[28:50.09]都被迫策了谎
[28:51.65]反正就是这个人吧
[28:53.13]有点地情商
[28:54.65]他这公司其实经营就是不怎么不怎么好的
[28:57.47]但是呢
[28:58.27]他还不脚踏实地
[28:59.49]野心很大
[29:00.57]想发明一种里程碑式的晶体管产品
[29:03.13]使每个晶体管生产成本只有五分钱
[29:05.67]可惜呀
[29:06.63]在那个时候
[29:07.51]这个想法太超前了
[29:08.75]这种晶体管三十年后才有人做出来
[29:11.55]所以他们公司一直做不出好的东西
[29:15.07]你这样下去
[29:16.01]你肯定会被淘汰的嘛
[29:17.67]那一些优秀的员工就向肖克利提议
[29:19.97]说为了控制成本
[29:20.97]咱们先做一些小的嘛
[29:22.37]然后再把几个小的集成在一起
[29:24.75]那不就好了吗
[29:25.99]这是咱们今天熟知的集成电路
[29:27.85]但是肖克利自以为是
[29:29.71]他觉得我最聪明
[29:31.67]根本不把别人建议当回事
[29:33.59]那他的态度也让追随他的青年才俊都寒了心
[29:37.45]其实他就是犯了一个错
[29:38.77]咱们在情商中说过
[29:40.65]就是陈胜吴广犯的错
[29:42.19]就是骄傲的骄
[29:43.43]这个骄不是骄傲的意思
[29:44.83]而是自以为没有他
[29:46.15]别人什么事情都做不好
[29:47.85]自以为他人需要自己
[29:49.23]自以为他给予别人一切
[29:51.25]所以他犯了这个错误
[29:52.73]下一期
[29:53.25]咱们继续说肖克利的故事
[29:55.05]感谢大家收听
[29:55.85]我是爱谁谁