梁乃崇教授<物理说法》--测不准原理以及超导与顿悟

梁乃崇教授

１、「测不准」原理

　　 讲「测不准」之前，我们先问测量是什麽？测量是「人的心智」运用「仪器方法」衡量「被测物」

，所以「人的心智」贯穿整个测量过程。比如，一个人用尺测量楼房的高度，这个人必须具备知识和智

慧，才能测量出正确的高度。这个人若少了心智，他就没有认知判断的能力，也就无法测量楼房的高度

。

　　 有的物理学家以为测量只要包含「仪器方法」和「被测物」二个部分就可以了。尤其是，现在有电

脑仪器，所以更认为测量不需要「人的心智」。其实，电脑仪器所显示的数值，如果没有人去阅读，测

量就没有办法完成，更何况电脑仪器还需要人去操作。所以测量一定要有「人的心智」参与其中，透过

测量，心智才能和物质关联在一起。测量是「心」与「物」的联络管道。

　　 测量之後必然产生「测不准」，因为测量会改变「被测物」的状态。比如，用温度计测量一杯水的

温度，温度计会吸收水的热量，使水的温度改变了一点点。使得测量不准确，也就产生「测不准」。

　　 此外，测量的准确度不是无限制的。比如，测量一个人的身高一点七五公尺，这是三位有效数字；

增加准确度，可测得一点七五四公尺，四位有效数字；再增加，可测得一点七五四三公尺，五位有效数

字。虽然我们还可以再提升几位有效数字，但是不可能无限增加，这也是产生「测不准」的一个原因。

　　 在量子力学，「测不准」更是基础原理，它隐含两个物理意义。第一个定义相等或相同。比如，身

高一点七五公尺，若「测不准」的范围是零点零一公尺，则身高一点七四五至一点七五四公尺的人，均

被视为陪一点七五公尺。

　　 第二个规范物理现象成有限世界，因为「测不准」是我们的边界，它把我们框在有限世界中。

　　 记得胡适大师曾经讲过一个故事，有一个人邀请差不多先生，明天见面吃饭，差不多先生心想明天

和後天差不多，所以後天才去赴约，当然见不到人，吃不到饭。这时，他又想：见到和见不到也差不多

，所以没有什麽懊恼。「差不多」合了「测不准」范围之内是相同的原则，只是差不多先生的范围未免

太大了。

　　 现代的生活，时间以秒计，和差不多先生比起来，准确多了。不过我们虽然讥讽他，可是在快速繁

忙的现代生活中，我们也很向往山中无岁月的悠闲日子。

２、超导与顿悟

　　 人类第一次发现超导体，是将水银浸泡在液态氦中，其温度是绝对温度四点二Ｋ，等於摄氏负二百

六十八点八度，感应出来的电流在水银圈中流转了五年，没有丝毫减弱。後来因为没有继续添加液态氦

，水银温度升高以後，电流才停止。这个现象告诉我们，在四点二Ｋ水银的电阻没有了。如果水银有很

小的电阻，流过其上的感应电流终究会停止；只有在电阻为零的情况下，电流才不会停止。因此称电阻

为零的水银为超导体。

　　 除了水银之外，在四点二Ｋ附近，电阻会突然变成零，成为超导体。还有其他金属元素，有一种铌

合金在二十三Ｋ成为超导体，是温度最高的金属类超导体。

　　 为什麽物体的电阻会变成零呢？物理学家酷伯的理论，第一认为温度降低时，原子的振动变小了，

由原子所组成的路面也变得平坦光滑，电子在上面运动，就像溜冰一样没有阻力，所以没有电阻。第二

，由两个电子吸收一个声子（原子的振动），组成一个大轮子。因为对小轮子而言，稍有凹凸的路面是

粗糙的；但是对大轮子而言，却是光滑的，所以电阻没有了。用以上两个理由解释电阻为什麽变成零。

　　 十年前吴茂昆和朱经武两位教授，发现九十Ｋ的超导体，它是一种构造复杂的「钇钡铜氧化合物」

晶体，在高温炉中烧结而成。当时物理界万众欢腾，迎接这个高温超导体。九十Ｋ的高温超导体可以用

七十七Ｋ的液态氮来冷却，大自然中氮气非常充足，所以液态氮非常便宜，不需要用到昂贵的液态氦，
 

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