物理看看(物理學中觀察和看有什么區(qū)別)

今天，我的車壞了。在幾公里的道路上，該車曾四次拋錨。儀表盤上的故障燈集體報警。修理工隨身帶著電池，保證全程。最后到了維修店，終于確認是電池老化了。要判斷電池是否老化，只需用萬用表測量即可。但我的萬用表不在車里，這讓我盯著看，并沒有“看到”它。

萬用表是朋友們第一次接觸物理電學部分時會接觸到的儀器。我們可以用它來“看到”電的各種特性。今天受到我的車輛故障的啟發(fā)，我們來談談物理學中的“看到”是什么？

對于大多數(shù)人來說，看就是用眼睛看。然而，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，物理學家不再局限于用肉眼觀察，而是更多地依靠各種工具進行觀察。從伽利略的天文望遠鏡到各種顯微鏡和分光鏡，再到今天的粒子加速器和引力波探測器。這些儀器可以幫助人們與依靠人類生理功能無法感知的現(xiàn)象進行交互。

然而儀器的介紹很容易引起很多不懂科學的人的誤解，其中最著名的就是“觀察者”。不懂量子力學的人常常因為在科普文章中讀到“觀察者”可以影響實驗結(jié)果而推斷出“意識可以影響觀察結(jié)果”。

事實上，量子力學實驗中提到的“觀察者”是一個科學術(shù)語，指的是實驗中使用的測量儀器和測量中使用的技術(shù)方法。在實驗中，科學家根據(jù)理論做出預測、準備實驗并校準儀器。測量后，分析結(jié)果，糾正您的預測，并得出結(jié)論。

在經(jīng)典世界中，我們所說的觀察實驗現(xiàn)象通常是指那些用肉眼可以看到的現(xiàn)象。然而，自從上世紀初相對論和量子力學誕生以來，物理學中的現(xiàn)象已經(jīng)無法用肉眼看到。是的，這些現(xiàn)象通常都與相應的儀器有關(guān)。

現(xiàn)代科學的現(xiàn)象不可能像經(jīng)典物理學的現(xiàn)象那樣“主動地出現(xiàn)”在你的眼前。它們只能通過實驗來建立。然而，科學家們繼承了牛頓制定的科學框架，仍然以實驗為手段來檢驗先驗現(xiàn)象，然后用數(shù)學語言來描述現(xiàn)象。

在現(xiàn)代物理學的研究中，新現(xiàn)象不是簡單地發(fā)現(xiàn)的，而是一點一滴地創(chuàng)造和建立的。現(xiàn)代物理學家與20世紀之前的物理學家的區(qū)別在于，物理學家不再觀察“事實”，而是基于理論的數(shù)學結(jié)構(gòu)，利用高新技術(shù)創(chuàng)造“效果”。

因此，對于現(xiàn)代物理學來說，“看見”意味著基于物理理論創(chuàng)造現(xiàn)象的技術(shù)。通過新技術(shù)，一些人類從未預料到的現(xiàn)象甚至可以變得可見。

讀完這些描述，你可能會立即認為這種方法是量子力學的研究方法，不應該應用于廣義相對論等物理學。因為廣義相對論主要應用于宇宙大尺度的研究，我們沒有辦法改變宇宙中的任何一顆星星，甚至連天上飛來的一塊小石頭也無法改變。

但這種情況并非如此。即使是天文臺也需要利用信號來觀測宇宙。這些信號有時非常微弱，它們的波長不在可見光范圍內(nèi)，甚至通過光子以外的其他粒子傳播。天文學家使用特殊的望遠鏡讓我們看到肉眼看不見的現(xiàn)象。

通過使用功能強大的計算機分析這些儀器記錄的數(shù)據(jù)，我們可以收集隱藏在可見光波段之外的信息。這幾天，我給我的天文望遠鏡加了一個紅外截止濾光片。這是因為我只想讓我的行星相機通過望遠鏡捕捉到行星的可見光部分。我對它們發(fā)出的紅外信息不感興趣。興趣。

對于物理學家來說，“看見”這個詞仍然是一種與現(xiàn)象相關(guān)的行為。它與經(jīng)典物理學中的“看見”具有相同的含義，但它包含更多含義，包括使用儀器與物質(zhì)相互作用。測量并獲取有關(guān)現(xiàn)象的信息。

在現(xiàn)代物理學中，今天研究的對象不再僅僅是可見光、聲波、微觀粒子等相互作用，還包括更廣泛頻率范圍內(nèi)的電磁波，甚至電磁波無法參與的相互作用（暗物質(zhì)、暗能量），新儀器需要能夠接收和測量與被觀察系統(tǒng)交互時生成的信息。

以上是我對現(xiàn)代物理學中“看見”的描述。你明白了嗎？

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