<上帝掷骰子吗:量子力学史话> 95分

科学家们对量子力学的解释,颠覆我们对这个世界固有的理解。

很多东西没有为什么,只有是什么。

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作者:青石(来自豆瓣)

来源:https://book.douban.com/review/6309558/

我现在越来越觉得高中化学老师真是牛,在被问到化学问题时,很多次他都会微笑着很耐心而又直截了当的回答”很多东西没有为什么,只有是什么”。我当时一直以为,那是他嫌麻烦,不负责任的一个随便回答。(可能他当时真的是嫌麻烦,O(∩_∩)O)现在回过头去看,越发觉得里面的内涵闪闪发光。

这句话同样可以概括量子物理揭示的世界,没有为什么,只有是什么。但是不能由此停止追问,追问思考的过程,本身就是一个提高的过程,相对于某个结局的获得(可能理想可能很糟糕),这个过程才是真正的意义所在。知道为什么没有为什么,与只知道没有为什么,是完全不同的两回事。

故事要从光说起:上帝说要有光,便有了光。那么到底光的本质是什么。以牛顿为代表的粒子派,与以胡克为代表的波派,就此展开了一场论战,怎奈牛顿实在过于牛逼闪闪,胡克虽然也是天才人物,但是碰到牛顿这样的旷世奇才,实在是他和同时代其他天才的悲哀。于是,光的粒子说成为绝对的主流。波派只能转入地下,一个世纪都抬不起头来。

一个多世纪后,随着光是电磁波的一种,这一麦克斯韦的理论被赫兹的实验所证实,光的波动说已经是板上钉钉的事实波动派一举将粒子派打倒在地。第二次交锋,波动说完胜。

1900年,伦敦的开尔文作了一个报告,演讲的主题是物理学上的两朵乌云。不过他对乌云的最终消散持一种很乐观的态度。他与听众都以为那只是两个小瑕疵,很快就会消除。但是,这两朵乌云却令物理学涅槃重生,焕然一新。

第一朵乌云,最终导致相对论革命的爆发。

第一朵乌云,最终导致量子论革命的爆发。

在牛顿和麦克斯韦的带领下,以万有引力为和电磁力为代表的经典物理学一统江湖,物理学辉煌的大厦已经落成,令人叹为观止,让人顶礼膜拜,留给物理学家的工作已经不多,只剩下一些细节的添砖加瓦。以至于量子力学的开创者,普朗克的导师建议他转向其他领域。

普朗克在研究黑体时偶尔发现了一个普适公式,但是他却无法解释这背后的意义。后来他发现了能量的量子化,既能力在发射和吸收时,不是连续的,而是分成一份一份的。1905年,瑞士一个专利局的小职员根据量子的假设,提出了光量子的概念,可以完美的解释光电效应。他就是大名鼎鼎的爱因斯坦,值得一提的是1905年这个”奇迹年”,他在专利局的办公室,一个人用笔和纸,发表了六篇重量级的论文,仅这一年的工作就配得上三个诺贝尔奖。

光的本性似乎又从波动变成了粒子,第三次波立大战一触即发。最后终于在光的波粒二象性中统一,仿佛是上帝的一个玩笑,光既是粒子又是波。后期玻尔、海森堡等组成的哥本哈根派开创了量子力学。

量子物理实在太有用了,几乎奠定了一切现代科技的基础:半导体、激光、集成电路、新材料、核能等等。但是量子所揭示的物理意义又过于惊悚,以至于将牛顿的经典力学革命的爱因斯坦,虽然在一开始也为量子力学做出了卓越的贡献,但是等到由哥本哈根派解释了量子的物理意义后,依然站到了量子力学的对立面。

量子的世界简单的说就是:不确定性。由此爱因斯坦发出了著名的疑问:难道上帝是掷骰子的吗?

这对于经典的,认为世界可以测量,可以预测,万物都是按一定的规律运转的经典物理学来说,是灾难性的。以追求客观、准确、稳定的世界为己任的物理学,竟然自我发展出了量子力学这么一个异类,实在是过于诡异。

这就好比说,我们都在一再追寻为什么这个世界是这样的,凡事都有个原因,而量子告诉我们没有那么多为什么,有的只有是什么。你问生命的意义什么,世界的本质是什么,量子告诉你:这就是上帝随便掷了一次骰子,没那么多意义可言。

这实在太可怕了,但是越来越多的实验,都一再证实量子力学的正确性。

在对量子力学的解释中有两派主要的意见。哥本哈根学派与平行宇宙派。

哥派认为:电子本来是一个虚无的按照一定的概率存在,它可能出现在A或B,只有在被观测时,它才会随意的出现在具体的位置,也就是说人的观测直接影响它的位置。意识决定存在, 听起来是不是很唯心呢。

平行宇宙的解释:当你在A处观测到电子时,并不是说B处没有,而是因为它在另一个宇宙出现在B的位置。有无穷多个宇宙,可以穷尽所有的可能状态。

现实的体验,让我更喜欢和倾向于平行宇宙的概念,那些宇宙的我和各式各样的人有着各种千奇百怪的联系,可以做很多匪夷所思的事儿。

现实的体验包括:,梦境和短暂的预知。

梦境里我会和很多熟人出现在一些奇怪的场景,但是醒来却又很难记住具体的内容。

短暂的预知:去到一个第一次到的地方,却觉得以前到过很是熟悉。或者经历一些场景(例如和某人对话,做某件事),那个场景觉得自己经历过,记忆清晰。但是这样的感觉都很短暂,只有几秒。

我印象最深的一次是:与一个人对话,我可以清楚的猜到他的下一句话,结果他说的话和我的预测分毫不差,这个在面对其他人时也经历过,本不足为奇,神奇的是接下来,我接了他的话,又预估了一句他的下语句,还是字字都对上了。(不是那种简单的对话,每句话都比较长)

在梦境和短暂预测时,我都可以理解为,我与某个宇宙中的自己建立了某种神奇的连接,”他”在那里的经历,让现实的我产生了一种极为熟悉的感觉。

最后,相对论与量子论都在彼此的领域发挥了重要的作用,但是又很难调和,物理学家对于统一的追求有着宗教般的信仰,他们渴望用一种理论就能解释这个世界,简洁又深刻。

目前的超弦理论有可能会是这样的一种终极理论。但是,此后再次出现乌云,出现颠覆,也未可知。人类对自然,对世界的探索会有个边界,我们可能永远无法触碰到这个边界,但是一直在逼近它。

这本书告诉我,要对自然怀有谦卑的态度,同时对科学的探索抱有激情和希望。

最后说说本书吸引我的几点:

一、文笔相当吸引人,在作者笔下,物理界就像是一个江湖,各路英雄豪杰为了宇宙的终极理论而战,读起来荡气回肠,热血沸腾。

二、通俗易懂,作者对量子力学有很深的了解,并尽量少的使用数学公式,在讲解公式时会采用日常生活中的比喻,使得有初中物理基础的人都能大概了解。

三、饭后闲话环节类似于课堂休息,里面包含这种科学的公案甚至科学家的八卦,如牛顿与胡克的恩恩怨怨,薛定谔的情人激发他极大的性欲,在此驱使下,他的效率极高。通过这样的故事,摘去科学家固有的脸谱化,还原他们作为人,因为荣誉、爱情等展现的七情六欲。

四、科学家们对量子力学的解释,颠覆我们对这个世界固有的理解。