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上帝掷骰子吗:量子物理史话

上帝掷骰子吗:量子物理史话

(曹天元) 2014-10-06

http://book.douban.com/subject/6434486/

http://www.amazon.cn/gp/product/B009P4OZWG/ref=docs-os-doi_0

note

已经不知道什么时候听过这本书了,也许是书名这句话太过出名?即使在看这本书的过程中,还是一度以为作者是外国人,这本书是翻译过来的。当然,很快便发现了自己的误解。亚马逊的电子书服务实在是太方便,居然只要1元便能看到这么有意思的书。利用假期的空闲时间看完了此书。

尽管是一名理工科学生,还是应该承认在看此书之前我对于量子力学所知甚少,也许仅仅比其他人多知道一些名词而已,即使现在看完这本书,也只能说对于量子理论所知甚少,仅仅比之前多知道了一些名词,更多的大概只能算量子理论发展史了,而与量子理论本身无关。

作者的语言浅显易懂,前半部分内容比较了解,看的我心潮澎湃,有不忍释卷如同看情节巧妙的小说一般。牛顿,爱因斯坦,玻尔等人的伟大成就,19世纪末期到20世纪初期这段量子理论崭露头角的年代,令人疯狂、激动。后半部分比较接近现代的发展由于理论众多且名家辈出,相较于前期井喷式的个人成就显得不是那么令人激动,作者也说,1905年是物理史上少见的奇迹年,爱因斯坦的六篇论文在整个历史长河中都是那么耀眼。但是现代物理学注定不会再有那么灿烂的个人成就了。

超弦理论,M理论等最新理论的发展远远没有达到尽头,理论物理最前沿的科学家们此时应该正在奋战吧?但是量子论的应用确确实实给这个世界带来了巨大的变革。哲学思想的不清晰并不能否定量子理论改变了这个世界的事实,期待物理理论的发展,希望现在的迷茫与矛盾不是智子的恶作剧。:)科学史一方面可以给人们以基本科学素养的提高,另一方面这些科学家的行事也能给普通人以启示。这一群智力上碾压同时代绝大多数人的人啊。

另外,关于科学史上的一些“神话传说”辟谣很有意思,看来无论中外都喜欢神话伟人呢。“这在科学史研究中是非常需要避免的辉格式解释(Whig Interpretation)倾向”

辉格史(Whig history)是一个历史学派,该学派认为人类文明不可逆转地从落后向先进,从愚昧到开蒙。这个学派得名源自辉格党派(辉格党, Whig),是目前英国自由党的前身。辉格党得益于1688年光荣革命带来的政治变化。它于1714年之后长期支配英国政治,他也通过捍卫包括有限君主制和议会重要性在内的“1688年原则”而获得不少支援。这个党派的历史学家们对历史的解释往往从今天的角度出发,来评判历史事件的价值。——http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BE%89%E6%A0%BC%E5%8F%B2

还搜到了下面这本书: [1]赫伯特·巴特菲尔德. 历史的辉格解释[M]. 张岳明, 刘北成, 译. 商务印书馆, 2012.

看一本书很有趣,写书评其实挺累的,暂时就写这么多了,以后再补充或者再也不补充了。不给自己压力。:)

highlights

  • Your Highlight on Location 175-177 Added on Monday, September 29, 2014 10:50:51 PM

从古埃及的阿蒙(也叫拉Ra),到中国的祝融;从北欧的巴尔德(Balder),到希腊的阿波罗;从凯尔特人的鲁(Lugh),到拜火教徒的阿胡拉·玛兹达(Ahura Mazda),这些代表光明的神祇总是格外受到崇拜。

  • Your Highlight on Location 230-231 Added on Monday, September 29, 2014 10:54:42 PM

但是波动说巧妙地摆脱了这个难题:它假设了一种看不见摸不着的介质来实现光的传播,这种介质有一个十分响亮而让人印象深刻的名字,叫做“以太”(Aether)。

  • Your Highlight on Location 248-249 Added on Monday, September 29, 2014 10:55:42 PM

今天,以太作为另外一种概念用来命名一种网络协议(以太网Ethernet),生活在e时代的我们每每看到这个词的时候,是不是也会生出几许慨叹?

  • Your Highlight on Location 301-302 Added on Monday, September 29, 2014 11:26:30 PM

至少我们知道牛顿的性格是以小气和斤斤计较而闻名的,这从以后他和莱布尼兹关于微积分发明的争论中也可见一斑。

  • Your Highlight on Location 409-411 Added on Monday, September 29, 2014 11:35:19 PM

在1807年,杨总结出版了他的《自然哲学讲义》,里面综合整理了他在光学方面的工作,并第一次描述了他那个名扬四海的实验:光的双缝干涉。后来的历史证明,这个实验完全可以跻身于物理学史上最经典的前五个实验之列。

  • Your Highlight on Location 502-504 Added on Monday, September 29, 2014 11:42:55 PM

今天,麦氏方程组仍然被公认为科学美的典范,许多伟大的科学家都为它的魅力所折服,并受它深深的影响,有着对于科学美的坚定信仰,甚至认为:对于一个科学理论来说,简洁优美要比实验数据的准确来得更为重要。

  • Your Highlight on Location 612-613 Added on Monday, September 29, 2014 11:49:12 PM

迈克尔逊-莫雷实验是物理史上最有名的“失败的实验”。

  • Your Highlight on Location 764-765 Added on Tuesday, September 30, 2014 12:00:49 AM

普朗克委婉地表示,他研究物理是出于对自然和理性的兴趣,只是想把现有的东西搞搞清楚罢了,并不奢望能够做出什么巨大的成就。

  • Your Highlight on Location 793-794 Added on Tuesday, September 30, 2014 12:03:28 AM

出来。普朗克尝试了几天,终于遇上了一个Eureka Moment(“我想出了”的关键时刻),他无意中凑出了一个公式,看上去似乎正符合要求!

  • Your Highlight on Location 854-858 Added on Tuesday, September 30, 2014 12:08:25 AM

不仅仅是自然科学,魏玛共和国期间德国整个的学术文化呈现出一片繁荣景象。海德格尔(Martin Heidegger)在哲学史上的地位无须赘述,马克思•韦伯(Max Weber)名震整部社会科学史,施密特(Carl Schmitt)是影响现代宪政最重要的人物之一。心理学方面,格式塔(Gestalt)学派也悄然兴起。在文学上,霍普特曼(Gerhart Hauptmann)和托马斯•曼(Thomas Mann)两位诺贝尔奖得主双星闪耀,雷马克(E. M. Remarque)的《西线无战事》是20世纪最有名的作品之一。戏剧、电影和音乐亦都迅速进入黄金时代,风格变得迷人而多样化。

  • Your Highlight on Location 879-880 Added on Tuesday, September 30, 2014 12:09:40 AM

必须假定,能量在发射和吸收的时候,不是连续不断,而是分成一份一份的。

  • Your Highlight on Location 931-932 Added on Tuesday, September 30, 2014 12:13:03 AM

请各位记住1900年12月14日这个日子,这一天就是量子的诞辰。

  • Your Highlight on Location 965-967 Added on Tuesday, September 30, 2014 12:15:12 AM

量子论告诉我们,“无限分割”的概念是一种数学上的理想,而不可能在现实中实现。一切都是不连续的,连续性的美好蓝图,也许不过是我们的一种想象。

  • Your Highlight on Location 993-994 Added on Tuesday, September 30, 2014 12:17:12 AM

量子论就像神话中的英雄海格力斯(Hercules),一出生就被抛弃在荒野里,命运更为他安排了重重枷锁。

  • Your Highlight on Location 1009-1013 Added on Tuesday, September 30, 2014 12:18:43 AM

从量子论的成长历史来看,有着这样一个怪圈:科学巨人们参于了推动它的工作,却终于因为不能接受它惊世骇俗的解释而纷纷站到了保守的一方去。在这个名单上,除了普朗克,更有闪闪发光的瑞利、汤姆逊、爱因斯坦、德布罗意,乃至薛定谔。这些不仅是物理史上最伟大的名字,好多更是量子论本身的开创者和关键人物。量子就在同它自身创建者的斗争中成长起来,每一步都迈得艰难而痛苦不堪。

  • Your Highlight on Location 1080-1081 Added on Tuesday, September 30, 2014 12:23:04 AM

总而言之,对于特定的金属,能不能打出电子,由光的频率说了算。而打出多少电子,则由光的强度说了算。

  • Your Highlight on Location 1233-1235 Added on Tuesday, September 30, 2014 12:34:00 AM

当时的庞加莱(Henri Poincaré)已经被称为数学界的“最后一位全才”,而爱因斯坦的相对论,也可能是最后一个富有个人英雄主义传奇色彩的物理理论了吧?这是我们的幸运,还是不幸呢?

  • Your Highlight on Location 1247-1248 Added on Tuesday, September 30, 2014 12:35:04 AM

这两个命中注定的对手终于要进行一场最后的决战,从而领悟到各自存在的终极意义:如果没有了你,我独自站在这里,又是为了什么。

  • Your Highlight on Location 1343-1343 Added on Tuesday, September 30, 2014 7:16:28 AM

总而言之,除了在一个足球队里大显身手之外,这所举世闻名的大学似乎没有什么是让玻尔觉得值得一提的。

  • Your Highlight on Location 1361-1362 Added on Tuesday, September 30, 2014 7:18:33 AM

这就像你用十五英寸的炮弹向一张纸轰击,结果这炮弹却被反弹了回来,反而击中了你自己一样”。

  • Your Highlight on Location 1406-1408 Added on Tuesday, September 30, 2014 7:47:47 AM

狄拉克获奖的时候才31岁,他对卢瑟福说他不想领这个奖,因为他讨厌在公众中的名声。卢瑟福劝道,如果不领奖的话,那么这个名声可就更响了。

  • Your Highlight on Location 1443-1444 Added on Tuesday, September 30, 2014 7:52:54 AM

然而,像当年伟大的探险者贝尔佐尼(G. B. Belzoni)一样,玻尔也有着一个探险家所具备的最宝贵的素质:洞察力和直觉。

  • Your Highlight on Location 1449-1450 Added on Tuesday, September 30, 2014 7:53:36 AM

突然间,就像伊翁(Ion)发现了藏在箱子里的绘着戈耳工的麻布,一切都豁然开朗。

  • Your Highlight on Location 1812-1814 Added on Tuesday, September 30, 2014 8:19:49 AM

德布罗意是有史以来第一个仅凭借博士论文就直接获取科学的最高荣誉——诺贝尔奖的例子,而他的精彩预言也将和他本人一样在物理史上流芳百世。因为仅仅两年之后,奇妙的事情就在新大陆发生了。

  • Your Highlight on Location 2289-2292 Added on Sunday, October 5, 2014 1:21:48 PM

不过盖莫夫说这话时却没有想到,随着计算机革命的到来,古老的数论已经以惊人的速度在现代社会中找到了它的位置,开始大显身手。基于大素数原理的加密、解密和数字签名算法(如著名的公钥算法RSA)已经成为电子安全不可缺少的部分。我们每天上网和进行电子交易的时候,全靠它们的保护才使得黑客无法顺利地窃听你的隐私信息。

  • Your Highlight on Location 2356-2356 Added on Sunday, October 5, 2014 1:26:33 PM

在狄拉克获诺贝尔奖之后,英国的报纸把他描述成“一位害怕所有女性的天才”。

  • Your Highlight on Location 2361-2363 Added on Sunday, October 5, 2014 1:27:12 PM

另一个流传很广的笑话:有一次狄拉克在某大学演讲,讲完后一个观众站起来说:“狄拉克教授,我不明白你那个公式是如何推导出来的。”狄拉克看着他久久地不说话,主持人不得不提醒他,还没有回答问题。“回答什么问题?”狄拉克奇怪地说,“他刚刚说的是一个陈述句,不是一个疑问句。”

  • Your Highlight on Location 2786-2787 Added on Monday, October 6, 2014 1:41:08 AM

“我不需要上帝这个假设。”拉普拉斯站在拿破仑面前说。这可算科学最光辉最荣耀的时刻之一了,它把无边的自豪和骄傲播撒到每一个科学家的心中。

  • Your Highlight on Location 3000-3001 Added on Monday, October 6, 2014 10:40:39 AM

理论不但决定我们能够观察到的东西,它还决定哪些是我们观察不到的东西!

  • Your Highlight on Location 3191-3193 Added on Monday, October 6, 2014 11:40:58 AM

福尔摩斯是这样说的:“我的方法,就建立在这样一种假设上面:当你把一切不可能的结论都排除之后,那剩下的,不管多么离奇,也必然是事实[3]。”

  • Your Highlight on Location 3247-3249 Added on Monday, October 6, 2014 11:45:51 AM

这就是玻尔的“互补原理”(The Complementary Principle),它连同波恩的概率解释,海森堡的不确定性,三者共同构成了量子论“哥本哈根解释”的核心,至今仍然深刻地影响着我们对于整个宇宙的终极认识。

  • Your Highlight on Location 3322-3323 Added on Monday, October 6, 2014 11:50:30 AM

可如今我们自己也已经融入这个世界了,对于这个物我合一的世界来说,任何东西都应该是可以测量和感知的。只有可观测的量才是存在的!

  • Your Highlight on Location 3346-3350 Added on Monday, October 6, 2014 11:52:12 AM

换言之,不存在一个客观的,绝对的世界。唯一存在的,就是我们能够观测到的世界。物理学的全部意义,不在于它能够揭示出自然“是什么”,而在于它能够明确,关于自然我们能“说什么”。没有一个脱离于观测而存在的“绝对自然”,只有我们和那些复杂的测量关系,熙熙攘攘纵横交错,构成了这个令人心醉的宇宙的全部。测量是新物理学的核心,测量行为创造了整个世界。

  • Your Highlight on Location 3368-3369 Added on Monday, October 6, 2014 11:53:47 AM

剃刀原理是说,当两种说法都能解释相同的事实时,应该相信假设少的那个。

  • Your Highlight on Location 3479-3481 Added on Monday, October 6, 2014 12:01:09 PM

20世纪物理史上最激烈,影响最大,意义最深远的一场争论马上就要展开,这使得我们能够对自然的行为和精神有更加深刻的理解。下一章我们就来谈这场伟大的辩论——玻尔-爱因斯坦之争。

  • Your Highlight on Location 3648-3650 Added on Monday, October 6, 2014 12:17:41 PM

门下。爱因斯坦非但没能说服玻尔,反而常常被反驳得说不出话来,而且他这个“反动”态度引得许多人扼腕叹息。遥想当年,1905,爱因斯坦横空出世,一年之内六次出手,每一役都打得天摇地动,惊世骇俗,独自创下了一番轰轰烈烈的事业。

  • Your Highlight on Location 3689-3690 Added on Monday, October 6, 2014 12:20:40 PM

而他对于自由思想的追求,对于个人信念的坚持,面对世俗的压力不惜反叛和献身的勇气,则更属于人类最宝贵的精神财富。

  • Your Highlight on Location 3704-3705 Added on Monday, October 6, 2014 12:22:15 PM

拉格朗日对此说了一句著名的评论:“砍掉他的脑袋只需要1秒钟,但就算过上100年,法国也未必能再生出这样一个脑袋来。”

  • Your Highlight on Location 3794-3795 Added on Monday, October 6, 2014 12:28:30 PM

埃仑费斯特虽然从理智上支持玻尔,但当一个文化衰落之时,曾经为此文化所感之人必感到强烈的痛苦。

  • Your Highlight on Location 4575-4575 Added on Monday, October 6, 2014 3:40:10 PM

[4]大家如果有兴趣,可以去斯塔普的网页http://www-physics.lbl.gov/~stapp/stappfiles.html看看他的文章。

  • Your Highlight on Location 4446-4447 Added on Monday, October 6, 2014 3:49:16 PM

受到冷落的埃弗莱特逐渐退出物理界,他先供职于国防部,后来又成为著名的Lambda公司的创建人之一和主席,这使他很快成为百万富翁。

  • Your Highlight on Location 4479-4480 Added on Monday, October 6, 2014 3:52:02 PM

事实上,小板凳故事似乎只在国内流行,大概是哪位中国人的一时创造吧?类似的“名人逸事”还有达芬奇,他原本只是学习用蛋彩(egg tempera)作画,不知何时便被某个好事之徒附会成了“学着画鸡蛋”的感人故事。

  • Your Highlight on Location 4484-4486 Added on Monday, October 6, 2014 3:53:00 PM

当然,从另一个角度来看,这些富有寓言色彩的故事在教育和宣传上仍然有着难以取代的效果,甚至我们的史话本身为了增强可读性,也偶尔会有意无意地向戏剧化方面稍稍靠拢。只不过,我们终究是长大了,总不能老用孩子的天真眼光反复地读着同样的童话吧?

  • Your Highlight on Location 4672-4675 Added on Monday, October 6, 2014 4:13:31 PM

这个命题的错误,因此这个命题没有问题。 为什么必须可证伪呢?因为对于科学理论来说,“证实”几乎是不可能的。比如我们说“宇宙的规律是F=ma”,这里说的是一种普遍性,而你如何去证实它呢?除非你观察遍了自古至今,宇宙每一个角落的现象,发现无一例外,你才可以“证实”这一点。

  • Your Highlight on Location 5224-5225 Added on Monday, October 6, 2014 5:33:57 PM

麦卡锡时代是一个疯狂和耻辱的时代,2000多万人接受了所谓的“忠诚审查”。上至乔治•马歇尔将军,中至查理•卓别林,

  • Your Highlight on Location 5905-5907 Added on Monday, October 6, 2014 7:05:19 PM

现在,我们就像是被困在克里特岛迷宫中的那位忒修斯(Theseus),还在茫然而不停地摸索,苦苦等待着阿里阿德涅(Ariadne)——我们那位可爱的女郎——把那个指引方向,命运攸关的线团扔到我们手中。

  • Your Highlight on Location 6031-6032 Added on Monday, October 6, 2014 7:16:08 PM

引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。它们各自为政,

  • Your Highlight on Location 6288-6288 Added on Monday, October 6, 2014 7:35:31 PM

[8]网上关于超弦的资料繁多,下面这个算是比较详细的索引:http://arxiv.org/abs/hep-th/0311044

  • Your Highlight on Location 6414-6416 Added on Monday, October 6, 2014 7:55:51 PM

这在海森堡看来是天大的委屈,他不敢相信,那些“实际制造了原子弹的人”竟然拒绝与他握手!也许在他心中,盟军的科学家比自己更加应该在道德上加以谴责。