定位
定位的行为,找到或确定某物的位置,是现代科学的一个基本概念。在物理学中,要说什么是"定位"或"位置",我们必须用清晰的话语来解释我们如何做定位某物的工作。
对于和我们大小差不多的东西,我们一般用两个大家都知道的起点,然后从这两个点测量到我们要给的东西一个位置。我们可以从普利茅斯岩和布拉尼石开始。然后我们可以说,"史密斯船长的船从普利茅斯岩往布拉尼石方向行驶1400英里。""或者,在另一种情况下,我们可以说,"琼斯船长的船可以通过画一条从普利茅斯岩到布拉尼石的线,从普利茅斯岩沿这条线找到700英里的点,从普利茅斯岩到达这个点后左转90°,然后再行驶90英里来找到。
如果我们有一些很好的方法来了解罗盘的方向,我们可以说:"从那边的那块大白石往北走三英里,然后从那个点往东走两英里。那就是我放金子的地方。"
寻找某物的位置,通常是通过在某处看到它,在某处听到它,在某处感觉到它等等。有时,我们通过看照片、用雷达找到它或用声纳探测它,就能知道某物的位置。
要找到一个电子,一个光子,或者其他任何关于那么小的东西,要困难得多。我们可以构造一个光源,每次只制造一个光子。我们可以将光源对准一张感光胶片,让光源产生一个光子,然后将感光胶片显影。如果我们有非常敏感的感光胶片,只需一个光子就能使其变暗,那么我们就会发现光子最后落下的地方有一个小小的银点。银原子比光子大得多,所以光子最后落在哪里会有些模糊,但人们可能会同意,光子一定是落在银原子形成的目标内的某个地方。然而,我们只能说,光子结束存在的时候一定是在那个点上。当光子被电子吸收时,它会把自己的能量给电子,然后消失。所以当它短暂地在某个确定的地方时,它立即失去了所有的运动。
另一种定位光子的方法是让它经过一个小地方。知道光源什么时候发出光子,知道光速,我们就可以知道它什么时候一定要经过一个放在它的路径中心的板子上的孔,去到胶片上。我们可以逐渐接近并找出它在飞行中间的准确位置。但是,从那里开始,它所要走的路径就会逐渐变得狂野起来。这是因为当光子穿过这样的孔时,它就会发生衍射。
问题和答案
问:现代科学的基本理念是什么?答:现代科学的基本思想是对某物进行定位的行为,或找到并确定某物的位置。
问:我们一般如何定位关于我们的尺寸的东西?
答:我们一般使用两个大家都知道的起始点,然后从这两个点测量到我们要给的东西的位置。
问:我们怎样才能找到一艘船的位置?
答:我们可以说,"史密斯船长的船从普利茅斯岩向布拉尼石方向行驶了1400英里。" 或者,在另一种情况下,我们可以说:"琼斯船长的船可以通过从普利茅斯岩到布拉尼石画一条线,从普利茅斯岩沿着这条线找到一个点700英里,从普利茅斯岩到达这个点后左转90°,然后再行驶90英里就可以找到。如果我们有一些了解罗盘方向的好方法,我们可以说这样的话:"从那边的大白石往北走三英里,然后从这一点往东走两英里。那就是我放黄金的地方。"
问:你如何定位小物体,如电子或光子?
答:确定电子或光子的位置比确定较大物体的位置要困难得多。定位它们的一个方法是建造一个一次只产生一个光子的光源,并将其对准照相胶片;如果使用非常敏感的照相胶片,只用一个光子就能使其变暗,那么在它最终出现的地方,银上会有一个小斑点。另一种方法是让它穿过一个小地方;知道光源何时发出光子及其速度,我们就能知道它何时必须穿过上述小孔,走向照相胶片。
问:当光子被电子吸收时会发生什么?
答:当光子被电子吸收时,它们把能量给了电子并消失。因此,当它们在某个确定的地方短暂停留时,就会立即失去所有的运动。