上帝擲骰子嗎？量子物理史話 曹天元 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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曹天元 著

圖書標籤:

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店鋪： 北京東方博苑圖書專營店

齣版社： 北京聯閤齣版公司

ISBN：9787550218895

商品編碼：13548676380

包裝：平裝

齣版時間：2011-04-01

基本信息

書名:上帝擲骰子嗎？量子物理史話

定價：36.80元

售價：25.8元,便宜11.0元,摺扣70

作者:曹天元

齣版社：北京聯閤齣版公司

齣版日期：2011-04-01

ISBN：9787550218895

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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《量子物理史話——上帝之骰子嗎？》**修訂版，給力上市，銷售。80後，神秘客大話科學史，用“80後語言”敘述科學江湖。

　　愛因斯坦：玻爾，親愛的上帝不擲骰子！
　　玻爾：愛因斯坦，彆去指揮上帝應該怎麼做！
　　霍金：上帝不但擲骰子，他還把骰子擲到我們看不見的地方去！

《量子物理史話——上帝之骰子嗎？》所獲榮譽：

2006 榮獲第三屆“吳大猷科普奬”
2005 “科學時報讀書杯”**科普創作奬
2007 國傢圖書館文津圖書奬

內容提要

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本書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，它在科學傢中間引起瞭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瞭無與倫比的變化和進步；從科學史角度來說，也幾乎沒有哪段曆史比量子論的創立得到瞭更為徹底的研究。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，這無疑又給它增添瞭一道神秘的光環。
　　本書將帶你做一次量子之旅。我們從神話時代齣發，沿著量子發展的道路，親身去經曆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，和的物理學傢們並肩作戰。除瞭迴顧基本的曆史背景，我們還將嚮著未來探險，去逐一摸索量子論麵前的不同道路，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啓示——那是科學深植在每個人心中不可抗拒的魅力。
這本書以極具詼諧但又不乏科學嚴謹的口吻敘述瞭經典物理和量子力學的碰撞，以及量子力學從無到控製整個微觀世界的艱難發展曆程，迴顧瞭一些我們曾經學過的經典實驗.
作者其實是在用“80後”的語言描寫科學傢們的江湖，雖然這本書寫的是量子力學史，並且清晰勾勒齣這門物理學中讓專業人士都覺得難懂的學科的脈絡，但書的主要內容其實卻不是科學，而是學術江湖。“有人就有江湖”，他在講人與人之間的關係，在講科學傢和科學傢之間的關係。中國人更關心江湖，這本書的作者就是用瞭這個特彆符閤中國人思維習慣的方式來敘述科學。
誰可以談科學，誰有資格談科學？這本書用它的齣現，嚮我們錶明，不是物理學傢也可以談物理學，而且可以談這麼好。

目錄

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量子物理史話

序

黃金時代 001

烏雲 027

火流星 051

白雲深處 077

曙光 101

殊途同歸 127

不確定性 151

決戰 177

歧途 263

迴歸經典 233

不等式的判決 261

新探險 285

尾聲 317

外一篇
海森堡和德國
原子彈計劃 319

後記 332

主要參考資料 334

人名索引 342

作者介紹

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曹天元（Capo），生於上海，足跡遍曆內地、香港和美國，現居香港。本人不願透露具體身份，於是，便是一個謎一般的存在。

文摘

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序言

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宇宙的奧秘：從理性之光到奇異之境 在人類漫長的求知旅程中，我們從未停止對自身存在、宇宙起源以及萬物運行規律的探索。從古老的神話傳說中對天體的敬畏，到古希臘哲學傢對原子論的初步構想，再到牛頓力學將宇宙描繪成一颱精密運行的巨大機械，人類的理性之光不斷照亮著未知的黑暗。然而，在對宏觀世界的精妙理解達到頂峰之時，一股股奇異的、挑戰常識的現象，如同潛流般在微觀領域湧現，預示著一個更深邃、更令人費解的宇宙正在悄然揭開麵紗。 理性之光的輝煌：經典物理學的時代 在十七世紀，艾薩剋·牛頓以其劃時代的成就，為我們構建瞭一個基於確定性、可預測性的經典物理學宏圖。他提齣的萬有引力定律，解釋瞭蘋果落地和星體運行的同一規律，將天地之間的力量統一起來。在牛頓的光芒下，物理學呈現齣一種近乎完美的秩序：物質由微不可分的粒子構成，它們的運動遵循著精確的數學法則，未來的一切都可以通過瞭解此刻的狀態而推斷。這是一種何等令人安心的圖景！宇宙仿佛一位技藝精湛的鍾錶匠，將一切部件都安置得恰到好處，按照既定的齒輪咬閤，永不停歇地運轉。 這股理性之光不僅照亮瞭力學，也滲透到電磁學領域。詹姆斯·剋拉剋·麥剋斯韋將電和磁的現象統一在四個優美的方程組中，揭示瞭光是一種電磁波。這種統一性的發現，進一步鞏固瞭經典物理學的至高無上地位。人們相信，隻要我們能夠窮盡所有的基本粒子，掌握它們之間的所有相互作用力，那麼宇宙的一切奧秘都將洞若觀火，盡在掌握。這種對確定性的崇拜，對秩序的信賴，構成瞭人類理性思維的巔峰。 裂痕初現：能量的量子化與普朗剋的猜想 然而，就在經典物理學似乎已臻完美之際，一些無法解釋的實驗現象開始在物理學傢的麵前投下陰影。其中一個便是“黑體輻射”問題。根據經典物理學的理論，一個理想的黑體在加熱時，會隨著溫度升高而輻射齣無限強度的能量，尤其是在紫外綫波段，這與實驗觀測到的結果截然不同，似乎能量的輻射強度存在一個上限。這個“紫外災難”如同一個揮之不去的幽靈，睏擾著一代物理學傢。 1900年，德國物理學傢馬剋斯·普朗剋在一次學術會議上，提齣瞭一個驚世駭俗的設想：能量的發射和吸收不是連續的，而是以一份份不連續的“量子”形式進行的。每一個量子擁有一個特定的能量值，這個值與電磁波的頻率成正比。這個大膽的假設，盡管普朗剋本人也曾將其視為一種“權宜之計”，但卻奇跡般地解決瞭黑體輻射的難題。它就像一道微弱的閃電，劃破瞭經典物理學寜靜的天空，預示著一個全新的、奇異的物理圖景即將展開。普朗剋的貢獻，如同一個種子，播撒在科學的土壤中，等待著萌芽和生長。 光之謎團：愛因斯坦與光子的誕生 普朗剋的量子概念，起初並未引起廣泛的重視，因為它似乎僅僅是為瞭解決黑體輻射的“技術性”問題。然而，三年後，一個年輕的、尚未在物理學界嶄露頭角的阿爾伯特·愛因斯坦，在1903年關於光電效應的研究中，再次將普朗剋的量子思想推嚮瞭前沿。 光電效應是指，當光照射到某些金屬錶麵時，會激發齣電子。實驗發現，隻有當光的頻率達到一定閾值時，纔會發生光電效應，而且激發的電子能量與光的頻率有關，與光的強度無關。這與經典波動理論的預測完全相悖。經典理論認為，光的強度越大，能量越大，越容易激發齣電子。 為瞭解釋這一現象，愛因斯坦大膽地提齣瞭一個革命性的假設：光本身就是由一份份不連續的能量粒子組成的，他稱之為“光量子”，後來我們稱之為“光子”。每一個光子的能量，恰好就是普朗剋所說的“量子”的能量。光子以粒子的形式撞擊金屬錶麵，將其能量傳遞給電子，如果能量足夠，電子就會被激發齣來。 愛因斯坦的這一觀點，無疑是對經典波動理論的直接挑戰。光，這個曾經被麥剋斯韋完美地用波動來描述的現象，現在卻展現齣瞭粒子的特性。光既是波，又是粒子，這種“波粒二象性”的概念，如同潘多拉的魔盒被打開，預示著微觀世界的奇異與反直的邏輯。愛因斯坦因此獲得瞭1921年的諾貝爾物理學奬，而他提齣的光子概念，則為量子理論的發展奠定瞭堅實的基礎。 原子內部的革命：原子模型的演進 在微觀領域，對原子結構的探索也經曆瞭一係列激動人心的變革。從約翰·道爾頓的原子學說到J.J.湯姆孫的“葡萄乾布丁”模型，人們逐漸認識到原子並非不可分割的最小單元，而是內部包含著更小的粒子。 1911年，歐內斯特·盧瑟福通過著名的α粒子散射實驗，發現瞭原子內部存在一個帶正電、體積極小的原子核，絕大部分體積是空的。這個實驗結果，顛覆瞭人們對原子的想象。他提齣瞭“行星模型”，認為電子像行星一樣圍繞著原子核鏇轉。然而，這個模型很快遇到瞭經典電磁理論的挑戰：按照經典理論，鏇轉的電子會不斷輻射能量，最終螺鏇式地墜入原子核，原子將不穩定。 1913年，尼爾斯·玻爾在盧瑟福模型的基礎上，引入瞭普朗剋的量子概念。他提齣，電子在原子核外運動時，隻能在特定的軌道上運動，這些軌道是“允許”的，在這些軌道上電子不輻射能量。當電子從一個高能級軌道躍遷到低能級軌道時，就會釋放齣特定能量的光子，這就是原子光譜綫産生的原因。玻爾的原子模型，成功地解釋瞭氫原子光譜，標誌著量子理論在原子物理學中的重要突破。 量子力學的誕生：概率的崛起與不確定性的陰影 隨著對原子結構和光的本質認識的深入，物理學傢們意識到，經典物理學的定律已經無法完全描述微觀世界的行為。進入20世紀20年代，一場更為深刻的革命——量子力學的誕生，徹底顛覆瞭我們對現實的理解。 1924年，路易·德布羅意提齣瞭“物質波”的概念，認為不僅光具有波粒二象性，一切物質，包括電子，都具有波動性。這個大膽的設想，在1927年得到瞭戴維森-革末實驗的證實，電子衍射的實驗結果，無可辯駁地證明瞭電子的波動性。 在此基礎上，不同學派的物理學傢發展齣瞭描述量子世界的不同數學框架。厄溫·薛定諤提齣瞭描述粒子運動狀態的“薛定諤方程”，強調瞭量子態的演化。維爾納·海森堡則提齣瞭“矩陣力學”，側重於可觀測量的數學描述。盡管形式不同，但它們最終殊途同歸，共同構成瞭量子力學這一描述微觀世界的強大理論體係。 然而，量子力學所揭示的現實，是如此奇異而反直覺。其中最著名的便是海森堡的“不確定性原理”。它指齣，我們無法同時精確地測量一個粒子的位置和動量。你對位置的測量越精確，對動量的測量就越不確定，反之亦然。這不僅僅是測量技術的限製，而是微觀粒子本身的內在屬性。 更令人費解的是，在量子力學中，粒子的狀態不再是確定的，而是用“概率波”來描述。一個粒子可能同時處於多種狀態的疊加，直到我們進行觀測，它纔會“坍縮”到一個確定的狀態。這種概率性的描述，與經典物理學的確定性世界形成瞭鮮明的對比，引發瞭關於“現實”本質的深刻哲學討論。 宇宙的深層邏輯：從確定性到概率性 從牛頓的經典力學到量子力學，人類對宇宙的認識經曆瞭一場深刻的範式轉移。經典物理學以其宏大的敘事，將宇宙描繪成一個由確定性規則主宰的宏偉機器，在那裏，一切皆有因果，一切皆可預測。然而，當我們將目光投嚮微觀世界，卻發現這個宏偉機器的齒輪和零件，卻遵循著一套截然不同的、充滿概率性和不確定性的奇異邏輯。 這是一種從“因果”到“概率”的轉變。在經典物理學中，已知原因必將導緻確定的結果。而在量子世界，我們隻能談論某種結果發生的概率。這種概率的齣現，並非源於我們認知的不足，而是宇宙本身固有的屬性。 量子力學的誕生，不僅僅是物理學理論的革新，更是對人類認識世界方式的一次顛覆。它迫使我們重新審視“實在”、“測量”以及“客觀性”等基本概念。量子世界的奇異性，也激發瞭無數的想象和探索。從量子糾纏的“鬼魅般的超距作用”，到量子隧穿的“不可思議”穿越，每一個現象都挑戰著我們的直覺，也為我們揭示瞭宇宙更深邃、更令人著迷的一麵。 這場從經典物理學到量子力學的知識演進，是一部關於人類智慧、好奇心和勇氣的史詩。它展現瞭科學如何不斷地突破自身的界限，如何從對宏觀世界的精確描述，走嚮對微觀世界更深層次、更奇異的理解。這個過程，正如探索一個浩瀚的宇宙，每一次的發現都帶來瞭更多的疑問，也指引著我們走嚮更廣闊的未知。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就充滿瞭哲思，深邃的藍色背景，點綴著抽象的粒子軌跡，仿佛在預示著即將開啓一段探索宇宙最微觀奧秘的旅程。我一直對物理學，尤其是那些挑戰我們直覺的量子理論，抱有濃厚的興趣。這本書的書名本身就帶著一種戲劇性和哲學性的張力，"上帝擲骰子嗎？" 這個經典的問題，齣自愛因斯坦之口，卻貫穿瞭量子力學的整個發展曆程，暗示瞭其內在的概率性和不確定性。我在閱讀之前，就對那些關於疊加態、量子糾纏、波粒二象性的概念充滿瞭好奇，腦海中已經勾勒齣瞭一幅充滿神秘色彩的圖景。作者曹天元的名字，在科學普及領域已經有著不錯的口碑，這讓我對這本書的質量更加期待。我希望這本書能夠用一種既嚴謹又不失趣味的方式，帶領我走進量子世界的奇妙殿堂，理解那些看似不可思議的現象是如何被科學傢們一步步揭示齣來的，又有哪些科學傢的智慧和爭論，塑造瞭我們今天對量子物理的認知。我尤其好奇，作者將如何處理那些復雜的數學公式和抽象的概念，讓普通讀者也能夠從中領略到科學的魅力，而不是望而卻步。這本書無疑是一次知識探索的邀請，我準備好迎接它所帶來的震撼和啓迪。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，真正的科學普及，在於能夠用最簡潔、最生動的語言，將最復雜的思想傳達給大眾。而這本書，恰恰做到瞭這一點。曹天元先生的文字功底，在此書中得到瞭淋灕盡緻的體現。他善於運用生動的比喻和形象的描述，將那些抽象難懂的量子概念，轉化為讀者能夠理解和想象的圖景。例如，在解釋量子疊加態時，他並沒有僅僅停留在數學公式的層麵，而是通過一些日常生活的類比，讓我瞬間領悟到瞭那個“既在此，又在彼”的奇妙狀態。這種“化繁為簡”的能力，對於一個非物理專業的讀者來說，是彌足珍貴的。我不再感到量子力學是一門遙不可及的學科，反而覺得它充滿瞭趣味和哲學意味。更讓我印象深刻的是，作者並沒有迴避量子力學中那些令人費解的、甚至是反直覺的部分，而是坦誠地展現瞭科學傢們是如何在這些難題麵前進行探索和思考的。這種誠實和開放的態度，讓我更加信服這本書的科學嚴謹性。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，科學史不僅僅是關於科學概念的演變，更是關於人類智慧的閃光。而這本書，完美地展現瞭這一點。在閱讀的過程中，我感受到瞭那個時代科學界的思想碰撞，不同學派、不同觀點之間的激烈爭論，正是這種爭論，推動瞭量子物理的不斷發展。我看到瞭愛因斯坦對量子力學中概率性的不接受，他那句“上帝不擲骰子”的論斷，成為瞭貫穿全書的哲學綫索。而波爾，則用他嚴密的邏輯和實驗證據，一次次地迴應著愛因斯坦的質疑。這種“求同存異”，甚至“求異存同”的科學精神，讓我深思。科學並非一成不變的真理，而是在不斷的質疑和修正中前進的。作者在處理這些科學傢的爭論時，並沒有偏袒任何一方，而是客觀地展現瞭他們各自的觀點和論證過程，讓讀者自己去體會和思考。這種處理方式，讓我覺得更加尊重科學，也更加尊重那些為科學進步做齣貢獻的偉大頭腦。

評分☆☆☆☆☆

我一直相信，好的書籍能夠改變你看待世界的方式。而這本書，無疑做到瞭這一點。在閱讀的過程中，我不僅學習到瞭量子物理的知識，更重要的是，我開始用一種更加開放和包容的心態去理解這個世界。我不再執著於那些非黑即白的簡單答案，而是開始接受和欣賞事物本身的復雜性和不確定性。這種思維上的轉變，對於我來說，是極其寶貴的。作者在書中對於“上帝擲骰子”這個問題的探討，也引發瞭我對於命運、隨機性以及人類自由意誌的深刻思考。我不再將科學僅僅視為一門學科，而是將其看作一種探索世界、認識自我的哲學方式。這本書，不僅開闊瞭我的知識視野，更提升瞭我對世界的認知高度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書寫風格，讓我印象深刻。它不像一些科普讀物那樣，一味地追求簡單化，而是保持著科學的嚴謹性，同時又不失文學的韻味。作者在處理那些復雜的科學概念時，並沒有選擇迴避，而是用一種更加巧妙和富有洞察力的方式進行解讀。他善於運用比喻和類比，但這些比喻和類比，並非是淺顯的，而是能夠真正觸及到概念的本質。我能夠感受到，作者對量子物理有著極其深刻的理解，並且能夠以一種令人信服的方式，將其傳達給讀者。我仿佛在聽一位博學的智者，在嚮我娓娓道來宇宙最深層的秘密。這種既有深度又不失趣味的敘事，讓我欲罷不能，恨不得一口氣讀完。

評分☆☆☆☆☆

這本書的魅力，在於它不僅僅是一本關於科學的書，更是一本關於人類探索精神的書。我被那些科學傢們在麵對未知時的勇氣和堅持所深深打動。他們不畏權威，敢於挑戰傳統觀念，正是這種不懈的求索，纔有瞭我們今天對世界的認知。我尤其欣賞作者在講述科學史時，所注入的人文關懷。他不僅僅關注科學理論本身，更關注提齣這些理論的科學傢們。他們的生活經曆，他們的思想鬥爭，他們的個人情感，都被巧妙地融入瞭敘述之中，使得這些科學巨匠的形象更加鮮活立體。我仿佛看到瞭，在那些冰冷的公式和理論背後，跳動著一顆顆充滿智慧和激情的心。這種人性化的敘事，讓科學不再是枯燥的知識堆砌，而是充滿生命力和感染力的故事。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，理解物理學，尤其是量子物理，需要一種超越常識的想象力。而這本書，恰恰培養瞭我的這種想象力。作者用一種非常巧妙的方式，引導我去思考那些挑戰我們直覺的現象。他並沒有強行灌輸所謂的“正確答案”，而是邀請我一同去探索，去理解。例如，在討論“量子退相乾”時，作者的解釋讓我深刻地理解瞭，為什麼在宏觀世界裏，我們看不到那些量子現象。這種循序漸進的引導，讓我能夠逐漸適應量子世界的邏輯，而不是被它所排斥。我不再覺得量子力學是“反常識”的，反而覺得它以一種更加深刻的方式，揭示瞭世界的本質。這種思維的拓展，對於我來說，是這次閱讀最寶貴的收獲。

評分☆☆☆☆☆

我之前對量子力學的瞭解，大多停留在一些科普讀物的淺層介紹，總是覺得那些概念如同天馬行空，缺乏深刻的理解。而這本書，則給瞭我一次深入骨髓的體驗。作者並非簡單地羅列名詞和公式，而是通過一個宏大的曆史視角，將量子力學的發展脈絡娓娓道來。我看到瞭從經典物理的局限性，到量子概念的萌芽，再到量子力學的建立和發展，每一個階段都充滿瞭引人入勝的故事。我不再僅僅是知道“量子糾纏”這個詞，而是理解瞭它在整個量子理論體係中的地位，以及它所帶來的顛覆性意義。作者對於科學史料的梳理和整閤，功力深厚，使得整個敘述邏輯清晰，條理分明。我仿佛置身於那個科學探索的黃金時代，與那些偉大的科學傢們一同經曆瞭從疑惑到頓悟的艱難曆程。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書，我最大的感受是，科學並非是少數天纔的專屬領域，它也可以是大眾可以理解和欣賞的美麗風景。作者曹天元先生用他卓越的敘事能力，將量子物理的復雜世界，化為瞭一幅幅生動形象的畫麵。我不再被那些晦澀難懂的數學公式所睏擾，而是通過引人入勝的故事和恰到好處的比喻，理解瞭那些看似深奧的物理概念。例如，作者在解釋“波粒二象性”時，所使用的類比，讓我眼前豁然開朗。我能夠清晰地感受到，科學傢們是如何在實驗中觀察到電子既錶現齣波動性，又錶現齣粒子性的奇特現象。這種“可視化”的解讀方式，極大地降低瞭閱讀門檻，讓我能夠真正地投入到對量子世界的探索之中，而不是望而卻步。我仿佛看到，那些曾經遙不可及的科學真理，正在作者的筆下，變得觸手可及。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本書，仿佛瞬間被拉入瞭一個充滿智慧火花的時代，那些關於微觀世界的討論，遠比我想象的要更加波瀾壯闊。從普朗剋的能量量子假說到海森堡的不確定性原理，每一個概念的誕生都伴隨著深刻的思考和激烈的辯論。我最能感受到的是，科學傢們在麵對未知時的那種純粹的好奇心和不懈的探索精神。他們並非一開始就擁有清晰的答案，而是通過一次次的實驗、一次次的理論推導，一點點地撥開籠罩在量子世界上的迷霧。作者在敘述這些科學史實的時候，並沒有枯燥地羅列事實，而是將科學傢的個人經曆、他們的性格特點，以及他們所處的時代背景巧妙地融入其中，使得整個量子物理的發展史讀起來就像一部跌宕起伏的史詩。我仿佛看到瞭普朗剋在深夜燈下演算，看到瞭愛因斯坦與波爾在會議上唇槍舌劍，也看到瞭薛定諤的貓在箱子裏時而存在時而消失的睏境。這種人性的光輝和智慧的碰撞，讓冰冷的科學概念變得鮮活而充滿溫度，也讓我對這些偉大的科學傢們油然而生敬意。