全民制作人大家好。
很久以前我做过一个梦。
在那个光怪陆离的梦里,我梦见在跨度很长的几百年后,有个大胡子洋人,提出了一个有趣的理论。
我不知道为什么自己能听懂洋人说话,但梦里的我就是听懂了。大胡子认为,只要在某项技能上付出足够时间的努力,普通人也可以成为常人所谓的“天才”。于是,他的理论被称为“一万小时天才理论”。
我不知道大胡子的说法有几分正确,但我想做一个大胆的假设,假设我不计算“一万小时”,直接大气一点加个倍成“两万”,再顺便加上一个没什么道理,但我个人还挺喜欢的吉利数字“1888”的话……
那么“一万小时”就变成两万一千八百八十八个小时,这个数字换算成天数以后是九百一十二天。而九百一十二天换算成年的话,也就是洋人说法的2.5年,通俗一点来说就是——
两年半。
现在问题来了,洋人说投入一万小时可以成就天才,那假如我在某项技能上,投入两年半的时长呢,我会有所成就吗?
在那以后我就开始了尝试,现在终于到了验收成果的时刻。
大家好,我是在《逆水寒》汴京街头练习时长两年半的练习生小廉,我的爱好是弹唱、铁山靠表演、陶真、手部蹴鞠。但这些并不是重点,我想先和你们聊聊汴京城的近况。
最近,汴京城开始流行起一种很新的点餐形式——外卖。
我知道,有些掉书袋肯定要跳脚了——毕竟,大宋朝的外卖行业一直做得不错,尤其是汴京这种国际化大都市,毕竟是汴临成里排名第一的天字号。
但问题是,我们这条时间线的汴京,以前确实没有这么多的外卖员,而我说的所有事,都以本时间线为主。你也别管我为什么知道“时间线”这个词,这不重要。
目前,汴京的外卖行业涌入了海量的自在门少侠,显得是很有搞头。依照惯例,我们也别问自在门毕业的为什么搞餐饮——要知道,这是个谁谁专业都不对口的年头。
汴京的外卖目前被“鎏金帮”和“天青盟”两大公司瓜分,因为自在门少侠的涌入,两大外卖龙头开始在服务态度、优惠力度以及送餐效率上角力,通过全新元素“武功”进行产业升级。
普通小二只能走寻常路,但自在门少侠就业的小二能够飞檐走壁。于是,通过网格化管理,以大酒楼为圆心向四周辐射,在饭点时间开始前,少侠已经前往自己负责的网格准备。顾客们只需要将订单提供给最近的少侠,他们就能用轻功和暗器手法人传人接力,保证订单在五分钟内送到厨房门口。
加工方面,自在门少侠也展现出了普通人不具备的高效率,以汴京人人都爱的烧烤举例,普通人一次只能烤一面烤架,但自在门少侠能兼顾前后左右的四面烤架。
通常情况是,四面烤架堆成口子形,一个少侠用轻功跳进去,旁人只看见少侠的双手有如林中雀一样穿纵翻飞,四面烤架的食材,就都全都料理成色香俱全了。
你可以明显看出来,当以烧烤师傅为代表的厨子,以外卖员为主的小二,再加上像我这样的练习生,由自在门少侠们整体推动的汴京餐饮产业链上下游,就这样被打通。听说就连沧州,也在效仿咱们的“汴京模式”——当然了,他们那边乱着,估计还是战功为主,不如咱们这片轻松。
什么?你说烧烤师傅可以在食物原材料加工环节出力,外卖员可以在食物成品运输环节出力,我这个“练习生”到底怎么和他们扯上关系的?
小了,格局小了。
很简单,像我这样的练习生在食物消耗环节出力——更通俗地解释就是,我负责“下饭”。
你看,我们这条线的可能和你们那条线不一样,大家吃饭时不图“食不言”,都喜看讨个乐呵。所以每到饭点,经纪公司会安排我们在特定场所表演,起先只是讨个赏,让武把式们来几个原地后空翻,但有了好用的自在门少侠后,行业就卷起来了。
普通后空翻节目效果完全不行,得是用了轻功后,脚不着地的原地后空翻十连,或者上大活整点水水火火的物理效果,才能赚多点彩头。
当然,在让越来越多人下饭的同时,我们这些从事市井百业的小齿轮,也莫名其妙地拥有了越来越高的“名望”。
以胡扯的方式介绍,你可以将“名望”理解成知名度。比如我的朋友,自在门出来的小余,就在汴京送外卖出了名。他能保证所有餐点都在半小时内送到,超时直接他买单,于是有了“奔雷腿余二”的诨名。
至于我的另一个朋友,自在门出来又在自家酒楼阮楼学了两年半厨师,决定脱离家产单干,开了个烧烤摊的小阮,也因为从前自在门的手艺,从发功生火、食材处理到烤完摆盘,都能一个人包圆,也因此被老食客们送上雅号“无影手阮大”。
名气大了,是非倒还好,就是以前谁都没想过,官府为了推动大宋经济发展,还会给这些原先不入上中的下九流发点特殊人才奖,什么“汴京东三街第一金牌外卖员”“汴京西五区第二烧烤师傅”之类的,看起来不怎么样,但大大小小是个奖,好像对汴京落户还有特殊加分。
当然了,这些奖也不是随便就能得,毕竟奖励都足够丰厚,说到底还是得看两个字——人脉。
不是说自在门出来,就是神侯府的人脉拉满,想惹谁就惹谁,强龙还不压地头蛇呢。这些江湖新鲜人,也不过是啥啥第5367271位自在门弟子,还是得在汴京城里多转转。
到底汴京贵人多,保不齐路边扶个老头,就是什么枢密院、中书省、门下省之类的代天子牧,没事多闲逛,指不定就攀龙附凤,直上青云了。听说,江湖上也有“闲逛当大侠”之类的说法,咱们城里啊,其实也是一个样。
不多说了,这会儿有客人点我单了——我也不知道为什么要给你们说这些,照惯例还是别问。那个谁,小智和小英,给我把铁山靠表演服准备好,来活儿了。
微观粒子,如单个光子、电子、原子、离子(带电原子),可能有着与我们日常的感知截然不同的活动。我们日常生活中的事物看起来顺理成章,它们大多是预测的、连续的、清晰无误的,而由单个或几个微观粒子组成的“量子”世界中,充斥着许多意想不到的“非经典”行为。除了复杂以外,微观粒子世界也为解决一些实际问题带来了非常有趣的可能。
为了充分利用微观粒子这些有趣的特性,科研人员开发了许多技术,来夹持并分离单个光子、电子、原子和离子,并操纵它们的行为。在这篇文章中,我们将带你一瞥微观粒子的美妙世界,向你介绍一些常用的技术,以及一些利用微观粒子能实现的、想想就令人兴奋的潜在应用。
微观粒子的世界原子和亚原子的世界极其丰饶而迷人。在这里,科学家们遇到过许多奇怪的现象;对日常事务运作的直觉在这个微观世界失效了。这个世界通常被称为量子世界,它的一个有趣的特征就是明显的离散性。不像人们的日常生活,粒子的世界不是连续的,而像是在不同条件中突然跳跃。
比如我们知道,原子中的电子会占据原子核周围的特定区域,这些位置称为原子轨道(atomic orbitals)。(在量子力学中,电子并不像行星绕太阳那样,是一个围绕着原子核运行的点粒子,而是用波函数描述的,它们的位置在空间中散布。)在每个原子轨道中,电子有一定的能量,称为能级(energy level)。当原子发射出光子、释放能量时,原子内电子的能量似乎会瞬间从一个能级调到一个更低的能级;与之类似的是,当一个原子吸收了光子、获得了能量时,电子似乎也一下子从初始轨道调到更高能级的轨道。实际上,这种“跳跃”不是瞬时的,在一些情况下,它们会花费很短的一段时间,大约是十亿分之一秒。
物理学中最能合理解释这些原子和亚原子现象的理论称为量子力学。尽管这门学科早在近一个世纪前就奠定了基础,但时至今日,科学家们对于构成物质世界的基本元素——粒子的基本行为,仍有一些尚未解开的谜团。不过,有许多新技术成功开发出来,帮助我们更好地理解并控制粒子的行为。接下来,本文会简要介绍两种这样的技术:一种技术能捕获并保持粒子(包括单个粒子)在特定位置,另一种技术能减缓它们的移动或使其冷却下来。
粒子捕获技术微观粒子通常会四处移动。当科学家研究粒子时,通常会希望将它们限制在特定的位置。
电子和离子会受到电场的作用。只要将电极按特定的方位排列并施加电压,科学家就能产生电场,并将电子、离子束缚在特定的位置[1][2]。这个过程可以用几颗玻璃球和一只碗来类比:粒子就像是玻璃球,电场像是看不见的碗(图1A)。碗底就像是电场“陷阱”的中心:如果粒子向任何方向移动、试图远离陷阱中心(碗的底部),它们会被“推”回中心区域。就像重力会牵着玻璃珠留在碗底一样,电场使这两种粒子限制在陷阱中心附近。实际上,Wolfgang Paul教授和Hans Dehmelt教授因开发了这种离子和电子陷阱而获得了1989年诺贝尔物理学奖[1][2]。
图1 - 用玻璃珠和碗类比捕获粒子的过程。电子和离子在电场“陷阱”中运动,就像碗中的弹珠。
上面这种方法往往会先捕获到多个粒子。尽管多个粒子更容易测量它们的信号(比如电荷运动在电极中产生的感应电流),精确地操作它们却很难——你可以想象成一个幼儿园的班级,看管1个小朋友跟看管十几个小朋友的难度是完全不同的。高精度地操纵单个粒子,甚至让一个粒子几乎完全停下来,是比较容易的;若要以相同的精度控制一组粒子中的每个的速度,则非常困难,特别是当粒子发生碰撞时,其自身的内部能量水平会不受控制地变化。因此,如果想要高精度的操纵原子(比如原子钟),科学家们就需要用单个粒子,或者在使用多个粒子时尽可能降低误差[3]。
为了获得单个带电粒子(电子或离子),科学家们往往会先捕获多个粒子(图1A)。然后,对这些粒子施加振荡电场,让多出的粒子一个个地“飞出”陷阱。用上面“玻璃珠和碗”的类比,这个过程类似于来回颠碗,直到有一个玻璃珠“跳出了”碗的边缘(图1B)。每当有粒子飞出电场时,电极中感应的总振荡电流就会突然、离散地减少[3]。不断重复这个过程,直到测量的电流等于单个粒子的电流,这样科学家们就知道只剩一个被捕获的粒子了[1]。
此外,对于某些离子来说,科学家也可以向这个系统中投射激光并观察散射的情况,散射的数量与系统中离子的数量是成正比的,这也能用来分辨捕获的离子数量。
当只剩下一个粒子时,科学家们就能研究它的属性,并利用其已知的属性来实现一些特定的应用[1][2]。
用激光冷却原子操纵粒子的另一种重要方法使用激光将其冷却到极低的温度,使这些粒子几乎停止运动,这称为“激光冷却”(laser cooling)。
中学物理学书本上曾描述,电子围绕着原子核在特定的能级轨道上运转。当一个光子接近原子时,只有当光子携带的能量和电子能级跃迁所需一致时,这个光子才会被原子所吸收;否则,光子就会从原子旁穿过。光子携带的能量与光的一个属性有关——频率(一秒内的波的周期数),因此高能量的光有着更高的频率,反之亦然。
当原子逆着光的方向运动时(比如在激光束中),相对于原子来说,光子的频率更高,因此能量也更高(图2),这称为“多普勒效应”(Doppler effect)。因此,如果将激光的频率设置为略低于电子能级跃迁所需要的频率,并让原子逆着光的传播方向,向激光的光源移动,那么相对于原子的光频率就会高一些,从而能让原子吸收光子(图2的红色原子)。吸收光子的过程会让原子减速,因为光子的动量(质量和速度的乘积)会和原子的动量叠加,这会减少原子的动量,并降低其速度。
图2 - 激光冷却技术。
反过来,如果原子顺着光的方向远离光源(图2的绿色原子),相对于原子的光子频率会低一些、降低其吸收光子的可能性,于是原子的运动速度基本不变。
这两种不同的效果组合起来,科学家们就能构建出一种减少原子在特定方向移动的方法;若使用多个激光从不同角度照射,则几乎可以减缓任意方向的原子运动。
原子钟的时间为什么准钟表在我们的日常生活中司空见惯,但我们几乎很少会停下来去思考一些最基本的问题——比如,时间是如何定义和测量的?为什么有的钟“走得不准”?如何更准确地知道时间?这个领域的大多数实验物理学家就像侦探一样,一点点找出限制测量时间精确度的各种因素和环境影响。自20世纪50年代第一台原子钟问世以来,这些实验物理学家就一直在尝试排除这些因素,不断提高测量时间的精度。
一般来说,如果想要测量“时间间隔”,人们会使用一些稳定的频率发生器(频率信号源),并计算这种发生器的周期数。常见的频率信号源,比如机械垂摆(老式钟表下挂着的重力摆锤),或是每台手机里都有的压电石英晶体振荡器(piezoelectric quartz crystal oscillator)。只要我们知道了信号源的具体频率,那么我们想知道一段时间过去了多久,就只要数一下这段时间内频率发生器完成的周期数就行。比如,有一个频率源是100Hz,那么它每秒的周期数就是100,每经过一个周期,时间就过去 1/100 (0.01)秒。信号源的频率越高,我们就能越准确地测量时间间隔。
原子钟则是一种非常高频率的信号源,因此可以用来非常精确地测量时间间隔。不管是机械摆锤还是石英晶体振荡器,都不如原子钟的频率之高。原子钟利用的是原子吸收光子产生能级跃迁的频率,将激光束照射到最低电子能级的原子,并观察原子对激光光子的吸收量。当吸收量达到最大时,激光光源的频率就和原子能级跃迁所需要的光子频率一致。如果吸收量没有达到最大值,就改变激光束的频率,直到达到最大值,使光源频率与原子激发所需一致。之后,通过计算光源的振荡周期数,时间间隔就能精确地测定出来(图3)。
图 3 - 原子钟的原理。
原子钟的一种重要用途是卫星定位。在已知光的速度、以及手机GPS模块与卫星之间的光传输时间,软件就能准确地计算出手机和卫星之间的距离,再使用一组时间上同步的卫星网络,你的三维坐标就能精确地计算出来。卫星上的原子钟必须非常精确,因为它们在测量时间上的一点点微小误差(比如百万分之一秒),都有可能导致定位上数百米的巨大误差。
在早些年里,最好用的原子钟是基于特定元素的特定转变,如中性原子铯(Cesium)的“超精细”微波转变,其频率为 9.2GHz,即 9.2×109 Hz。不过,现在使用的最精确的频率则来自于接近光波的频率转变,约为 1015 Hz,这些频率由于环境扰动存在着不确定性,大约为 1/1018 ,即在宇宙的年龄里(约137亿年),这些时钟的不确定性将小于1秒。
参考资料[0] Segev N and Wineland D (2023) How to Catch an Atom: Tales on Time-Telling and Future Applications. Front. Young Minds. 11:857992. doi: 10.3389/frym.2023.857992 [licensed under CC-BY]
[1] Paul, W. 1990. Electromagnetic traps for charged and neutral particles. Rev. Modern Phys. 62:531. doi: 10.1103/RevModPhys.62.531
[2] Dehmelt, H. 1990. Experiments with an isolated subatomic particle at rest. Rev. Modern Phys. 62:525. doi: 10.1103/RevModPhys.62.525
[3] Wineland, D., Ekstrom, P., and Dehmelt, H. 1973. Monoelectron oscillator. Phys. Rev. Lett. 31:1279. doi: 10.1103/PhysRevLett.31.1279
[4] Diddams, S. A., Bergquist, J. C., Jefferts, S. R., and Oates, C. W. 2004. Standards of time and frequency at the outset of the 21st century. Science. 306:1318–24. doi: 10.1126/science.1102330
[5] Chou, C. W., Hume, D. B., Rosenband, T., and Wineland, D. J. 2010. Optical clocks and relativity. Science. 329:1630–3. doi: 10.1126/science.1192720
[6] Bothwell, T., Kennedy, C. J., Aeppli, A., Kedar, D., Robinson, J. M., Oelker, E., et al. 2022. Resolving the gravitational redshift across a millimetre-scale atomic sample. Nature. 602:420–4. doi: 10.1038/s41586-021-04349-7
[7] Zheng, X., Dolde, J., Lochab, V., Merriman, B. N., Li, H., and Kolkowitz, S. 2022. Differential clock comparisons with a multiplexed optical lattice clock. Nature. 602:425–30. doi: 10.1038/s41586-021-04344-y
[8] Monroe, C. R., and Wineland, D. J. 2008. Quantum computing with ions. Sci. Am. 299:64–71. Available online at: https://wwwientificamerican/article/quantum-computing-with-ions/
人体在没有食物和水的情况下能存活的时间会受到许多因素的影响,包括个体的健康状况、环境条件、体重、年龄等。一般来说,人体在没有水的情况下,可能只能存活3-5天,这主要取决于环境的温度和个体的活动水平。在极端热或冷的环境中,或者在进行剧烈运动的情况下,人体可能在更短的时间内就会因脱水而死亡。
至于食物,人体在没有食物的情况下能存活的时间更长。一般来说,如果有足够的水,一个健康的成年人可能能在没有食物的情况下存活几周甚至更长时间。这是因为在食物短缺的情况下,人体会开始使用储存的脂肪和蛋白质来提供能量。然而,这种状态不能持续太久,因为人体需要食物中的营养物质来维持基本的生理功能。
需要注意的是,这些都是极端情况下的估计,长时间的饥饿和脱水会对身体造成严重的伤害,可能会导致永久性的健康问题,甚至死亡。因此,保持适当的饮食和水分摄取是非常重要的。
然而李在明绝食竟然已经达到了15天。这中是有什么猫腻还是他创造了奇迹?对此你怎么看?