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上帝擲骰子嗎?(上) ---- 作者 曹天元
2023/11/04 11:05:40瀏覽110|回應0|推薦0

開場白--- 《上帝擲骰子嗎?》是關於量子論的故事。量子論是一個極為奇妙的理論:從物理角度來說,它在科學家中間引起了最為激烈的爭議和關注;從現實角度來說,它給我們的社會帶來了無與倫比的變化和進步;從科學史角度來說,也幾乎沒有哪段歷史比量子論的創立得到了更為徹底的研究。然而不可思議的是,它的基本觀點和假說至今沒有滲透到大眾的意識中去,這無疑又給它增添了一道神秘的光環。

本書將帶你做一次量子之旅。我們從神話時代出發,沿著量子發展的道路,親身去經歷科學史上的烏雲和暴雨,追逐流星的輝光,穿越重重迷霧和險灘,和最偉大的物理學家們並肩作戰。除了回顧基本的歷史背景,我們還將向著未來探險,去逐一摸索量子論面前的不同道路,闖入人跡罕至的未知境地,和先行者們一起開疆擴土。讓你驚嘆的,不僅僅是沿途那令人眼花繚亂的絢麗風景,更來自於你內心深處的思索和啟示——那是科學深植在每個人心中不可抗拒的魅力。 本書適合任何有中學基本物理概念的讀者。不管你的水平如何,只要對科學和歷史有一點興趣,我們都誠邀你同行。或許,你將收穫一次人生中難得的奇妙體驗。

相關評論

曹天元兼具科學素質和文學修養。 ——王渝生 中國科技館研究員、北京市科協副主席

量子世界像骰子一樣難以預測,迄今還沒有誰敢說真正理解了它,任何科學探險都不如量子之旅驚險和神奇。 ——董光璧 中國科學院自然科學史研究所研究員

《上帝擲骰子嗎:量子物理史話》是一本罕見的、精彩的、由非科學家談論科學的作品。它表明:科學不是科學家的禁臠,科學對於公眾來說,經過努力也是可以親近的。 ——江曉原 上海交通大學、科學史系主任、人文學院院長

曹天元這部很特別的量子物理學史話,可謂獻給國際物理年不可多得的禮物。它比起各地許多紀念性儀式化(或者叫巫術式)的表演,要實在得多。……此書功德無量。 ——劉華傑(北京大學哲學系教授)

內容簡介

第一章「黃金時代」從赫茲對電磁波的發現講起,回顧了光的波動說和粒子說爭議的歷史。作者將19世紀末稱為物理學的黃金時代(第25頁),並稱赫茲的實驗將經典物理學推向了頂峰。(第24頁)

在第二章「烏雲」中,作者援引開爾文的比喻,提到了「在物理學陽光燦爛的天空中漂浮著」的「兩朵小烏雲」(第30頁),即麥可遜-莫雷實驗,以及黑體輻射實驗和理論的不一致。他承接著第二朵「烏雲」,描述了1900年普朗克得到黑體公式和引入量子概念的過程。

第三章「火流星」首先寫愛因斯坦從普朗克的量子假設出發,解釋了光電效應。作者把1905年稱為「奇蹟年」,他幽默地稱愛因斯坦這一年的工作「至少配得上3個諾貝爾獎」。(第65頁)之後又描繪了玻爾理論的誕生過程,稱玻爾宣告量子力學「進入了青年時代」。(第81頁)此外,本章還提及了第一次索爾維會議。

第四章「白雲生處」在指出玻爾理論的所遭遇的困難後,描述了德布羅意的物質波假說。然後,將1920年代中葉物理學界的迷茫,比喻為「第三次波粒戰爭」。(第105頁)

第五章「曙光」和第六章「殊途同歸」寫海森堡薛丁格為了解決玻爾模型的困難,從兩個不同的方向出發,分別得到了矩陣力學和薛丁格波動方程。其中第六章還討論了決定論和概率論的分歧。

第七章「不確定性」講到不確定性原理的發現以及波粒二象性的提出,這兩者與波恩的概率解釋共同構成了哥本哈根解釋的核心。(第179頁)

第八章「決戰」以一種戲劇性的方式描寫玻爾和愛因斯坦的爭論,重點敘述了第五次索爾維會議上兩人的論戰。隨後又講到了「科學史上著名的怪異現象之一」的「薛丁格的貓」對哥本哈根解釋的挑戰。(第218頁)

這在第九章「歧途」得到了繼續討論,作者提到了「維格納的朋友」並大量探討了關於意識的問題。隨後,作者又描述了量子力學的另一種解釋,多世界詮釋。

第十章「回歸經典」寫到「量子自殺」實驗對多世界詮釋的質疑後,討論了隱變量理論。作者又通過一系列簡化的數學推導,向讀者展示了貝爾不等式,並稱它是「宇宙中最為神秘和深刻的定理之一」。(第280頁)本章還介紹了量子計算機。

第十一章「不等式的判決」從貝爾不等式出發,描述了量子糾纏現象。在確定定域的隱變量理論不存在後,作者簡要介紹了系綜詮釋和GRW理論。

最後,在第十二章「新探險」中,作者簡單介紹了近現代的量子力學,提到了量子退相干、大統一理論、弦論、M理論等。作者還講到了霍金打賭的軼事。(第332頁)

( 知識學習隨堂筆記 )
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引用
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