
粤语|张浩然博士:万有理论 - 科学家的终极梦想
万有理论是科学家梦寐以求的一种终极理论,而且人类对此的追求,已经延续了几千年。原始民族大多流传着各种神话和传说,试图解释世界运行的规律。宗教以外,当然还有科学或哲学。例如,古希腊的哲学家就尝试运用几条基本公理,推导出世界上各种现象背后的原理。十七世纪的牛顿力学,也是运用数学和实验...
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《科学在身边》是一个以粤语为主的科普频道,旨在提供易学易懂但又殊不简单的科普内容,专为工作忙碌却又对科学有浓厚兴趣的你而设。宇宙专题(逢星期一播出)上下四方谓之宇,古往今来谓之宙。宇宙不但包罗万有,更隐藏著物理学的终极秘密。在宇宙专题里,主持人张老师会带你从地球出发,冲出太阳系,穿过茫茫星海,一直到达宇宙尽头,为你诉说宇宙中各种兴衰起落的故事。之后我们又会回到地球,观看地球过去...

万有理论是科学家梦寐以求的一种终极理论,而且人类对此的追求,已经延续了几千年。原始民族大多流传着各种神话和传说,试图解释世界运行的规律。宗教以外,当然还有科学或哲学。例如,古希腊的哲学家就尝试运用几条基本公理,推导出世界上各种现象背后的原理。十七世纪的牛顿力学,也是运用数学和实验...

标准模型是粒子物理学的核心理论。但是标准模型的最大缺陷,就是没有考虑到万有引力。宇宙里面有四种基本力,分别是强力、弱力、电磁力、万有引力。其中前面三种力都出现在微观尺度,可以用量子力学中的标准模型来解释,而万有引力则可以用爱因斯坦的相对论来解释。 一般来说,量子力学和相对论通常都...

巨型强子对撞机 (LHC) 是人类历史上能量最大的粒子加速器,建造成本达到48亿美元,每年的营运开支也达到10亿美元。这台机器2008年9月10日开始运作,在过去的11年间进行了很多大大小小的实验。其中最重要的成果之一,就是发现希格斯玻色子 (Higgs boson),也就是大名...

为了研究基本粒子,科学家除了埋头苦干,进行各种行外人难以明白的理论计算之外,还需要一些适当的实验仪器来进行实验,验证他们的理论。讲到高能粒子物理学的实验仪器,当然不得不提的是粒子加速器。其中最有名的粒子加速器,应该就是位于瑞士和法国边境地底的巨型强子对撞机 (LHC) 了,它是人...

「高能粒子物理」是物理学里面一个很重要而又有趣的课题。如果说量子力学是有关微观粒子的物理学,那么高能粒子物理就是基本粒子的物理学。基本粒子当然也是微观粒子,微观粒子却不一定是基本粒子。原来,所谓的微观粒子只要足够小就可以了,但是基本粒子除了要小之外,还要是不能够再进一步分割的,是...

张老师在大学读物理时做过一个超导体悬浮实验:把磁石放在一块超导体上面,再倒入液态氮。过了一会之后,那块磁石竟然浮起来了!这个现象叫做迈斯纳效应,1933年由德国物理学家迈斯纳及奥克林菲尔德发现。 这个超现实的迈斯纳效应是怎样来的呢?原来,迈斯纳效应是一种宏观量子效应,亦即它本身是...

上次提到,量子电脑是利用量子力学的原理来进行运算的。由于微观粒子可以同时存在多种量子态的叠加,所以量子电脑比传统电脑有更高的容量与运算能力。 不过有利必有弊。量子电脑可以轻易破解目前在網上交易常用的RSA加密技术,因此必须寻找替代方案。其中一种替代方案称为量子加密技术,它也是基于...

上回讲到,「量子穿隧效应」是所有半导体的基础,而半导体是现今所有电子科技的基础。今次要讲量子力学的另外一个应用,这个应用也是跟电脑有关,不过不是传统的电脑,而是更厉害的量子电脑 (quantum computer)。 1981年,物理学家费曼 (Richard Feynman)...

很多年前有一个魔术,你可能也听过,就是著名魔术师大卫高柏飞 (David Copperfield) 于1986年表演的「穿越长城」的魔术。在这个魔术里面,大卫高柏飞从长城的一侧消失,过了一会,竟然在长城的另外一边出现,就好像他穿过了长城一样。由于长城在中国人心目中的重要性,这个魔...

「平行宇宙」是科幻故事里面很常见的主题。通常的说法是这样的:我们所身处的宇宙并不是唯一一个宇宙。除了我们的宇宙之外,还有很多个相似的宇宙平行地存在着。其中一些宇宙里面,可能还有另外一个你,但是你在那个宇宙中的遭遇,又跟这个宇宙中的你不尽相同。 平行宇宙并不完全是科学幻想。这个理论...

量子力学里面有一宗著名的虐猫案件:一只可怜的猫被人放到密封的箱子里,箱内有一个装置,有一半机会会放出毒气。如果毒气被放出来,猫就会被毒死,否则就能生存。科学家想知道的是,究竟这只猫是生还是死呢? 不用担心!虽然读物理的人很疯狂,但上述的只不过是一个思想实验,后世称为「薛定谔的猫」...

根据量子力学,微观世界的物理法则跟宏观世界不一样,有很多难以置信而又千真万确的奇怪现象。到目前为止,张老师已经讲过两个现象,一个是波粒二象性,一个是测不准原理。但是,要透过科学来理解世界,单单知道表面现象是不够的,科学家还需要追寻现象背后的原理。 在量子力学之前,科学家用牛顿定律...

「测不准原理」跟上回讲的「波粒二象性」是量子力学的一体两面。「测不准原理」讲的就是鱼与熊掌的关系:你不能够同时间准确地测量微观粒子的位置与速度。如果你准确知道粒子的位置,你对它的速度就一无所知。相反,如果你准确知道粒子的速度,你对它的位置也会一无所知。又或者,位置与速度,你各自都...

上回讲到,微观世界中物质的本质,跟我们习惯的不一样。这句说话是什么意思呢? 量子力学里面有一个很重要的概念,叫做「波粒二象性」。在日常观念中,波和粒子是截然不同的。以一个网球为例,网球是一个球体,我们可以把它当成为粒子。把网球丢进水里会产生涟漪,这个涟漪就是波。正常人是不会把波和...

转眼间,《科学在身边.宇宙专题》推出已经接近一年了。过去一年,我们从地球讲到宇宙的宏观结构,从宇宙大爆炸讲到宇宙的结局,把宇宙的上下四方、古往今来都游历过一遍。之后我们又回到地球,探索宇宙中最复杂的结构,也就是生命。我们谈到了生命的起源与演化,亦探讨过外星生命。 讲了这么多不同范...

你想感受拍翼傲翔的滋味吗?来泰坦吧! 上回讲到,泰坦卫星的大气层,在成分上、气压上,条件都相当不错。所以,如果说改造大气层是改造一个星球的关键,泰坦应该是太阳系之中最容易改造的了。兼且当地天然资源丰富,水、氧气、燃料、甚至肥料,都能自给自足。更好玩的是,泰坦重力低,空气密度高,靠...

要移居外星,最关键而又最困难的,就是要改造大气层。月球没有大气层,火星的大气层太稀薄,成份也不对。幸好,我们还有一个冷门的选择,就是土星的62个卫星之一、编号土卫六的泰坦卫星。 泰坦卫星是土星最大的卫星,也是太阳系里面第二大的卫星。作为土星的卫星,泰坦是围绕着土星公转的,所以中秋...

火星是人类移居外星的最热门地点。SpaceX计划最快2028年左右,在火星设立永久基地。接着再花十多年时间,建造人类第一座火星城市。然而,即使SpaceX的计划如期完成,也只能说是在火星上建立了一个据点而已。迎接首批火星移民的不是鸟语花香的新世界,而是一座座位处荒凉红色平原上的密...

上次讲过移民去月球的方法。月球重力低,没有大气层,也没有磁场,加上月球的自转被地球引力锁住,月球上的一天等于地球上的半个月,这样会带来很多麻烦。结论就是:虽然月球离地球很近,但是如果要大规模移民月球,实在是不太可行。 那么作为另外一个移民热点的火星,它的条件又怎样呢?火星是太阳系...

外星人这个话题讲了几个星期,现在我们知道了:什么小绿人、三体人等等,要么不存在,要么找不到,要么样子平凡。对于一众科幻迷来说,这样的宇宙还真是非常乏味! 但是其实人类还有机会。既然外星人令人失望,那么我们人类自己去别的星球当外星人又如何?这样的计划还真的有人在做,而近年最受关注的...

【节目介绍】 「外星人长什么样子」这个话题,骤眼看你可能觉得很奇怪。既然没有见过外星人,我们又如何讨论外星人的样子呢? 但是我们也可以换一个角度去想。无论是多么怪异的外星生命,只要跟我们生存在同一个宇宙当中,就得受到相同的物理定律支配。他们需要碳原子来建构生命物质,也需要像液态水...

各位听众好,不经不觉已相处四个月了。为了提升我们节目的素质,使您们有一个更好的聆听体验,我们准备了一份只有五条问题的简单问卷,希望邀请尊贵的您,给我们宝贵的意见。连结在此: https://wj.qq.com/s/2817419/44c6 (请复制网址在浏览器打开。) 【主播简介...

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【专辑 简介】 《知道.粤语频道》是首个云集香港博士级学者的粤语频道,旨在为全球粤语听众打造一系列「生活品味」内容!第一季将会包括七大内容:生活、科普、经济与财经、教育、历史与文学、心理学与辅导、育儿。 【主播 简介】 张浩然,香港科技大学理论物理学学士及物理学哲学硕士,英国布里...

【专辑 简介】 《知道.粤语频道》是首个云集香港博士级学者的粤语频道,旨在为全球粤语听众打造一系列「生活品味」内容!第一季将会包括七大内容:生活、科普、经济与财经、教育、历史与文学、心理学与辅导、育儿。 【主播 简介】 张浩然,香港科技大学理论物理学学士及物理学哲学硕士,英国布里...