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胡剑锋:从电子轨道到电子云,一次颠覆认知的革命
时间:2023-12-04      来源:鸿鹄
【内容导读】还记得中学时学的原子结构图,一个居于中心的原子核与外层的电子轨道相结合。这个形态应用的场景很广。

还记得中学时学的原子结构图,一个居于中心的原子核与外层的电子轨道相结合。这个形态应用的场景很广。


这几年读到量子力学的科普读物时,忽然发现过去学的东西好像都错了。


也许是对中学生来说,原子轨道、能级之类的概念更容易理解?也许那个时候量子力学的很多原理还没有被科学共同体认同,所以没有写到课本里。


量子力学电子云


经典物理学中,电子被描述为沿着确定的轨道运动。量子力学则揭示了更为复杂的真实世界:电子并不遵循固定的轨道,而是存在于一个概率分布中,这个分布被称为“电子云”。


电子云并不是我们常规意义上的物体,它并不代表电子的真实形状或位置,而是描述了电子在某一区域出现的概率。


这意味着,电子的具体位置无法被精确预知,只能通过概率来描述其存在的可能性。


量子力学这个物理学中的“奇葩”,一直以来都在不断地颠覆人类的认知。不光是当时的科学泰斗们争论不休,比如爱因斯坦至死都认为“上帝不会掷骰子”,更是对人类世界观的一次重大刷新。


一切皆是可能性


电子云概念的引入,带来了一种全新的思维方式:概率思维。


在量子力学中,不确定性是核心观念。我们无法准确测量电子的位置和动量,只能得知它们存在的概率。


这一点与人类在宏观世界中的观察大相径庭,也很难理解,但却被实验反复证实


概率思维不仅表现在量子力学中,也逐渐渗透到现实生活的各个方面,这是一次人类认知的迭代升级。例如过去天气预报会报出未来是否有雨,而现在的天气预报则是有雨的概率。


现实中面对复杂问题,存在多种原因和可能性,决策者基于概率而决策,已经司空见惯了。


轨道虽好有尽头


经典物理学的轨道思维则完全不同。


电子轨道理论中,只要给定初始状态,就可以清楚地预知电子未来某个时刻的位置和动量,清晰明了。


轨道思维的好处显而易见,一切皆在预测之下,所以也能在控制之中。当然,问题也很明显:测不准。


回到现实生活中,面对各种可能性,如果一味寻找其中的必然,有可能反而误入歧途。


沿着轨道去解决问题、探索未来,不仅可能找不到方案,更可怕的是会禁锢思维。譬如进到物理学的光锥之中,永远无法看到光锥之外的世界。

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电子云中寻创新


电子云概念与创新思维有着奇妙的相似之处。


正如电子云描述电子存在位置的可能性一样,问题的解决方案和未来的可能性也只有突破轨道才能看得见。


面对复杂问题和挑战时,如果固守轨道、沿用老办法,恐怕会陷入僵局。跳出常规的思维框架,才能看到更多可能性。创新从来都是云中漫步,而不会沿着轨道发生。


跳出框架而探索,免不了付出额外的成本,探索总会有失败。但也正是电子云方式的思维,通过不断试错和迭代,才有了今天的互联网、人工智能。

回到轨道而超越


虽然创新不能循规蹈矩,但创新仍然有“轨道”,譬如电子云的概率。


创新思维也需要在发散与聚焦之间找到平衡点。纯粹的发散思维必然导致思绪混乱,而缺乏发散则会限制创新产生。成功的创新者通常在不同思维方式间灵活切换,既保持对新机会的敏感,又能有针对性地解决问题。


以电子云般更加开放和包容的心态面对未知,同时灵活运用不同的轨道思维工具,才能在认知的革命中找到更好的方向,成为自由的创新者。


科学技术的每一次进步,不仅在影响物质世界,也一样在影响人类认知方式和方法论。今天在金融、医疗,尤其大数据、人工智能领域,概率思维比比皆是。


某种程度上说,电子云思维已经成为了新的轨道



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