上帝不掷骰子:量子物理简史 李淼 著 开启一场量子世界之旅 新华书店官方正版书籍

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出版社: 北京联合出版公司
ISBN:9787559620798
商品编码:29546491729

具体描述



上帝不掷骰子:量子物理简史
            定价 49.80
出版社 北京联合出版公司
版次 1
出版时间 2018年07月
开本 16开
作者 李淼
装帧 平装
页数 248
字数
ISBN编码 9787559620798

量子理论和佛学有关吗?

“薛定谔的猫”到底是在说什么?

《生活大爆炸》中谢耳朵的与量子物理有何渊源?

量子的奥秘、科技的发展、人类的ZJ未来……本书都有答案。

科学饱含真正的美,但只有经过训练的人才能欣赏到。


编辑推荐

量子理论和佛学有关吗?

“薛定谔的猫”到底是在说什么?

《生活大爆炸》中谢耳朵的与量子物理有何渊源?

量子的奥秘、科技的发展、人类的未来……本书都有答案。

科学饱含真正的美,但只有经过训练的人才能欣赏到。


内容简介

想象一个看不到的世界,既确定又不确定,既存在又不存在,既真实又不真实,我们无法触碰和感知,也不能否认和忽视。这就是量子的世界。

它或许就是人类认知所能达到的极限。

本书介绍了量子物理创立以来百余年的历史,从普朗克、爱因斯坦开始,一直到玻尔、海森堡、薛定谔、费曼,人类历史上智商zuigao的一群人,都深深醉心于这一理论。

即使你自认为已非常了解,本书也值得一读。因为这本书没有局限在理论和故事,而是发散到哲学、技术等诸多领域。本书绝不是一本正经地传授知识,而是像朋友一样指点和启发,从有趣的故事讲到精深的道理。


作者简介

李淼

现任中山大学天文与空间科学研究院院长,中国科学院教授、博士生导师,研究方向为宇宙学和超弦理论,被誉为zuiju世界影响力的中国学者之一。李淼是中国引力波计划的发起人,是刘慈欣极力推荐的物理课老师,同时也为马云、罗振宇、徐小平单独授课。

曾获文津图书奖、吴大猷科普奖,著有《<三体>中的物理学》、《越弱越暗越美丽》、《宇宙的一生》、《给孩子讲量子力学》。


目录

第 01 课 | 想象一个我们看不到的世界——量子力学的开端

第 02 课 | 普朗克:当某样东西具备无限大能量的可能时……

第 03 课 | 为什么我们无法拥有透视眼?

第 04 课 | 不确定的世界可以有多大可能性?

第 05 课 | 海森堡:你永远只能 get 到一半的世界

第 06 课 | 不确定不是我们的办法有问题,而是我们根本没有办法

第 07 课 | 当我们谈论量子的时候,波发生了什么?

第 08 课 | 了不起的薛定谔方程

第 09 课 | 量子理论和佛学有关吗?

第 10 课 | 你以为的真实就是量子的真实世界吗?

第 11 课 | 如雪崩般爆发的光子诞生了激光

第 12 课 | 薛定谔的猫死了吗?

第 13 课 | 半导体的前生今世

第 14 课 | 现实版谢耳朵的故事以及英特尔的诞生

第 15 课 | 在绝对零度中活跃的超导体分子们

第 16 课 | 按人类年纪来算,计算机多大了?

第 17 课 | 光在量子力学进程中的贡献

第 18 课 | 有了量子通讯,再也不担心个人信息泄露啦!

第 19 课 | 从量子力学角度看意识与物质世界的关系

第 20 课 | 用量子告诉你为什么灵魂不存在

第 21 课 | 为什么物质具有稳定性?

第 22 课 | 你知道量子力学是材料科学的后盾吗?

第 23 课 | 为什么世界是一个量子场?

第 24 课 | 除了万有引力和电磁力外,还有哪些相互作用力?

第 25 课 | 被学术界承认的最大的发现:黑洞蒸发

第 26 课 | 黑洞不是尽头,是存在的开始

淼叔爱问答



精彩书摘

这是我们进入量子世界的第一课。那么,什么是量子力学?一个由量子力学主宰的世界,到底是什么样的?

日常所见的量子力学教科书,都是按照历史的顺序来讲述的。但是,这样的叙述过程是违反逻辑的。虽然量子力学理论的确是按照历史的顺序一步一步展现在世人面前的。但如果我们对历史作一个复盘,就会发现历史顺序并不是最好的方法。因此在这本书里,我们要抛开历史顺序,从逻辑的角度来谈论一下量子力学的发现过程。

下面,我就带领大家开启一场量子世界之旅。在遨游神奇的量子世界之前,我们要先回顾一下非量子力学的世界是什么样的?

19世纪末,经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。量子理论和相对论,这两大理论的出现,像一道分水岭一样,把物理学科划分成了经典物理学和现代物理学两个泾渭分明的领域。经典力学撑起的经典世界,也就是我们日常生活的世界。

在20世纪以前,我们对经典世界的认识主要来自于牛顿爵士(Isaac Newton)。大家知道,从牛顿开始,现代科学诞生了。牛顿爵士建立了一门全新的学科,叫经典力学,也称为牛顿力学。其核心是牛顿运动学三大定律和万有引力定律。

牛顿第一定律说的是,如果没有外力,物体会一直保持它原有的运动状态。在物理学上,我们把物体想要保持原有运动状态的特性叫做惯性。所以牛顿第一定律也叫惯性定律。一个静止的物体,要是不去推它,它就会一直不动;而一个在真空中运动的物体,你要是不去拦住它,它就不会停下来。

牛顿第二定律说的是,力能改变物体运动的速度。比如说,一个静止的物体,你推它一下,它就会动起来;而一个运动的物体,你把它抓住,它就会停下来。还有一点很关键,就是对于质量越大的物体,要改变其运动状态就得花越大的力气。

牛顿第三定律是说,如果你对物体施加一个作用力,就会受到物体给你的一个大小相等、方向相反的反作用力。举例来说,当你在健身房击打沙袋的时候,会感到沙袋给你一个回馈的力。你用力越大,沙袋回馈的力就越大。这就是作用力和反作用力在起作用。

除了这三条运动学定律,牛顿爵士还发现了一条关于力的新定律,叫万有引力定律。它说的是,任何两个有质量的物体之间都存在着一种彼此吸引的力,其大小与两个物体质量的乘积成正比,而与两个物体间距离的平方成反比。这种力普遍存在于整个宇宙。

关于万有引力的发现,我们都听说过牛顿与苹果的故事。一个成熟的苹果掉落,才引起了牛顿的思考。这种能够让成熟的苹果从树上掉下来的力就是吸引力。比如说,使得月球绕着地球转,以及让各大行星绕着太阳转的力也是这种吸引力。而这种无处不在的吸引力被称为万有引力。

这几条定律看似非常简单,但是可不要小看这几条简单的定律。由于牛顿力学的巨大成功,20世纪前的科学家们普遍相信,牛顿运动学三大定律和万有引力定律就是主宰整个宇宙的终极真理。

后来,在物理学中,牛顿的这些发现被总结成牛顿的物理学规律。我们今天回过头去看这些物理学规律,就会发现它们只适用于我们在日常生活里面看到的宏观现象,例如飞机的飞行,汽车的跑动,火车的行驶,蒸汽机的运行规律等等。包括太阳、地球、行星、甚至宇宙的运行规律,也都是宏观的。我们把这些规律,叫做遵循牛顿经典世界的物理学规律。我们可以用牛顿的物理学规律做出确定性的预测,这是牛顿的物理学规律的一个重要特点。比如说太阳在早上升起来,在黄昏时落下去,这些预言基本上都是确定的。再具体点说,牛顿的物理学规律对于“明天的太阳会在早上5点钟升起,在下午5点钟落下”这个现象,也可以做出非常精确的预言,甚至精确到,比秒还要短的时间长度,比厘米还要小的空间尺度。因此,牛顿的物理学规律被称为决定论。也就是说,当我们知道了某一个物体现在的位置和速度,就能知道它在未来任何时刻的位置和速度。

决定论在20世纪以前一直是学术界的主流观点。关于决定论的盛行,最好的例子就是法国物理学家拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace)的故事。

拉普拉斯是牛顿力学的忠实信徒。他曾说过:“我们可以把宇宙现在的状态视为,其过去的果以及未来的因。如果一个智者能知道某一时刻所有的力以及所有物体的运动状态,那么未来就会像过去一样出现在他的面前。”

这个拉普拉斯口中全知全能的智者,后来被人称为“拉普拉斯妖”。拉普拉斯用牛顿力学计算了太阳系中所有行星的运动,然后写成了一本叫《天体力学》的书,献给了刚刚登基的法国皇帝拿破仑(Napoléon Bonaparte)。拿破仑看了书后问他:“你这本书讲的全是天上的事,为什么一个字都没有提到上帝?”拉普拉斯回答:“陛下,在我的理论里,不需要假设上帝的存在。”而这本书后来成为经典天体力学的代表作。

拉普拉斯与拿破仑的相识很有渊源。拉普拉斯在18岁那年带着一封推荐信去了巴黎,想要见著名科学家达朗贝尔(Jean le Rond d'Alembert)一面。但是,达朗贝尔把他当成是一个小毛孩子,给他吃了闭门羹。拉普拉斯就把一篇自己写的论文寄给了达朗贝尔。达朗贝尔看了论文以后,态度发生了180°的大转弯,不但马上见了拉普拉斯,还主动表示要当他的教父,最后甚至把他推荐到一个军事学校去教书。所以说,当你足够优秀的时候,最好的推荐人其实就是你自己。

而在那个军事学校里,拉普拉斯和一个矮个子的学生结下了不解之缘。这个所谓的“矮个子”就是日后威震欧洲的拿破仑将军。随着拿破仑一步步地登上法兰西权力之巅,拉普拉斯也跟着飞黄腾达起来。在拿破仑称帝的时候,他甚至被委任为法国的内政部长,相当于中国的公安部长。可惜拉普拉斯虽然是做科研的一把好手,搞行政却是一个十足的饭桶,只在内政部长的位子上干了短短6个星期,就被忍无可忍的拿破仑罢了官。

再回到牛顿的经典力学。其实,牛顿的决定论还有另一个名称——机械论。

在哲学的范畴里经常会说机械论是不好的。假如,我们说一个人的思维太机械了,意思就是这个人的思维比较固化。按照牛顿决定论的逻辑,也就是说这个人的思维是可以预言的。当你看到一件事情时,就会想到相关的其他事情,随后做出相应的反应,这就像宏观世界中的一些物理学现象也可以被预言一样。

我们可以把这种物理学规律以及人的行为,做一个非常精妙的比喻,把它们比作一个大钟。一个大钟如果运转正常,那么上好发条之后,钟就会有条不紊地走下去,一直到能量耗尽为止。

但是,我们就有疑问了:上述这些现象,即决定论的预言,一定是终极的吗?是绝对不可改变的吗?

其实,如果学习了量子力学,我们就会说:不是这样的。

到了20世纪以后,科学家发现牛顿力学其实只适用于我们日常生活的宏观世界,如果把牛顿力学放到尺度特别小的微观世界就行不通了。这就涉及到我们还要谈的另外一个重要的问题:所有宏观物体的背后,是否还有我们所不了解的地方?

比如说,我们面前放着一台电脑。我们可以把这个电脑拆解开,电脑有显示屏和主机,拆开主机后有主板,而主板上有集成电路……我们可以把电脑一直这样分解下去,分解到非常微小的部分,这些部件既有人造的,也有非人造的。

再比如我们面前有张木制的桌子,如果用显微镜来看,通过研究木头中非常细小的纹路,我们就发现了干化的细胞。历史上最早发现的细胞就是干化的。在这之后,只要你拥有足够强大的显微镜,你就能看到细胞里面有很多更微小的结构,比如:细胞核、线粒体和DNA等。

万事万物都是由分子和原子构成的,通过这个我们可以想到古希腊的原子论。古希腊人的理论,就是在逻辑上推演出来的。他们想了解万事万物的里面到底有没有更基本的东西,于是他们就向事物的内部深处推演。

举个例子,我们把一块石头,用锤子敲碎后,会变成许多小石块。这些小石块也可以继续被敲碎,变成更小的石块。我们就这么一直敲下去,最后会敲出一个最小的石块,小到无论我们再怎么敲,都无法分割它了。那么,这个再也无法被分割的石块就被称为“原子”。

古希腊人早在2000多年前就已经提出了原子的概念。只不过古希腊人所说的原子,完全是一种哲学上的思辨。

那么原子是什么时候从哲学上的思辨,进入科学中的?

最早从科学上阐述原子概念的人,是著名的奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼(Ludwig Edward Boltzmann)。他认为很多宏观的现象,例如:热量从温度高的地方向温度低的地方传递,就可以通过分子和原子理论来解释。玻尔兹曼一直相信世界是由原子构成的,并以此为基础创立了一门叫统计力学的学科。不过在那个年代,大家都普遍不相信原子论,所以玻尔兹曼在学术上有一大批反对者。这些人常年攻击原子论,甚至直接攻击玻尔兹曼本人,这让他感到很痛苦。玻尔兹曼曾感慨自己是一个“软弱无力地与时代潮流抗争的人”。但玻尔兹曼并非孤军奋战。当时,有一个年青的德国科学家也站在他这边。而这个德国科学家不是别人,正是日后被称为“量子论之父”的普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck)。不过当时玻尔兹曼很心高气傲,觉得支持他的德国人是个无名小卒,根本看不上眼。

玻尔兹曼是一个很奇怪的老师,他上课时不喜欢往黑板上写东西,光是在讲台上一个人“哇啦哇啦”地讲个不停。有学生向他抱怨说:“老师,你以后得往黑板上写公式,光讲不写,我们都记不住啊”。 玻尔兹曼一口答应了,但是到了第二天,他又在课堂上滔滔不绝地讲,最后还总结道:“大家看这个问题,就像一加一等于二那么简单。”然后他突然想起自己上次对学生的承诺,于是拿起粉笔,在黑板上工工整整地写上了“1+1=2”。(求当时学生们的心理阴影面积。)

其实,从19世纪末一直往前推,到牛顿和伽利略,甚至到更早的古希腊时期,人类都是用宏观的概念来描述这个世界的。一切东西都可以用宏观的量来表示,牛顿的物理定律就是从宏观这个概念出发的。

桌子或者是电脑,这两样东西都是固体,有体积、有质量;气体有压强和密度。当你触摸一个东西,会感觉到它有温度;当你称量一个东西,能看到它的质量;你周围有空气,你也可以感受到大气的压强,比如在地面上,压强是1个大气压;当你登上高山,气压就降低了。在上海的1个大气压条件下煮水,水到100摄氏度才会沸腾。但是到了青藏高原上,由于压强降低,所以水不到100度就沸腾了。我们这里提到的物体的体积、质量、水的温度、密度和大气的压强等等,这些都是宏观的概念,我们把这些量叫做宏观的量。

虽然之前没有足够强大的放大镜或者显微镜,去研究木头里面的细胞,细胞里面的分子和原子,但是从古希腊的原子论开始,到19世纪下半叶的原子理论,科学家们其实早就开始去想象一个我们看不见的世界。这些古希腊的哲人和物理学家,利用他们的想象,去探知一个我们无法直接通过肉眼就看到的世界。

那么如何去解释这些宏观的现象呢?一个最简便的方法是:假定分子和原子是存在的。比如,玻尔兹曼就曾假设:一团气体的温度其实标志着这团气体里面的分子和原子运动的速度,这些原子的速度越高,气体的温度就越高。这就是一个关于原子的假说。

到了20世纪初,很多物理学家都提出了一些理论。特别是爱因斯坦(Albert.Einstein),在1905年提出了狭义相对论,还提出了光子的概念。

他同时还提出了一个非常聪明的办法来证明分子和原子是存在的。那就是我们通过在放大镜下观测花粉在液体中的运动,来间接地观察分子和原子,这种运动就叫做布朗运动。

花粉虽然小到我们肉眼看不到,需要用放大镜去观察,但是它还是没有小到分子和原子那样的程度。因此,花粉也还是一个比较宏观的物体。爱因斯坦说,由于花粉在液体中受到液体里包含的大量分子和原子的碰撞,它就产生了像醉汉一样无规则的运动。爱因斯坦认为,通过测量花粉的运动规律,例如每秒钟可以走多远,就可以测量每立方厘米这种液体里面含有多少分子和原子,这个数值就是所谓的阿伏伽德罗常数。

爱因斯坦是第一个用理论测量分子和原子的科学家。在爱因斯坦发表这个理论之后不久,就有其他物理学家,特别是法国的让·皮兰(Jean Perrin)等人,通过实验测出了阿伏伽德罗常数。这个常数代表单位体积的物体内含有多少个分子或原子。

这就把我们引入了以前只存在于想象中的那个世界,也就是古希腊人和19世纪下半叶的玻尔兹曼等物理学家想象的一个微观世界。这是牛顿和在他之后的物理学家没有办法想象的。这些也是我们在这本书中要谈到的量子世界中的奇妙力量。

在这个微观世界中,到底是由什么物理学规律统治着?这个被我们称为“量子世界”的时空中的物理规律到底会是什么样子?

太阳还会像在经典世界中一样,由我们准确预测到早上5点升起,在黄昏5点钟落下吗?或者我们是不是没有办法做出跟经典世界中一样准确的预言?

以上的两个问题,所表达的就是量子理论要覆盖的一个方面,在了解量子理论之后,我们就能够得到一个解答。当然我们还会解答一些更加让人脑洞大开的问题,一些大家没有想象过的问题:

比如,桌子为什么能在很长时间内都不改变形状?电脑为什么可以长时间使用而不会破损?我们在大街上开车的时候,为什么可以安心地坐在里面,而不会担心车辆散架……

观察仔细的人就会发现,我们以上提到的这些物体都是固体。在生活中,我们还会遇到除了固体以外的非固体的东西,例如水和油之类的液体。除了液体之外还有气体,比如我们周围的空气。

回想一下,我们小时候都玩过氢气球。这些氢气是怎么来的?

我们可以把锌放到硫酸里面,让它分解出氢气。我们还可以做更多实验,把大气里面的成分提纯出来,变成氧气、氮气、氢气和二氧化碳,甚至是水蒸气。气体和液体不同于固体,是可以改变形状的。它们还有一个特性,就是不会突然爆炸。这里所说的爆炸不是化学家所研究的那种特殊情况产生的爆炸,而是只谈论生活中我们能够接触到的气体和液体,它们不会突然发生爆炸,也不会突然变形。

再举一个例子,我们在一个水杯中倒上半杯水,如果我们不去喝它,过了一段时间或是一夜(短时间内,这里不包括液体蒸发),它还是半杯水,而不会变得更多或者更少。

这是为什么?从经典世界来说,牛顿的物理理论和在他之后的物理学都没有对此现象做出解释,而是把这种现象当成了一个既定的事实,一个我们不得不接受的事实,或者说一种规律。

例如,桌子不会变形,只因为它是固体;电脑经久耐用,也是因为它是固体等。传统的物理学中没有解释这些问题,也不想做出解释。外形无法改变的电脑的金属外壳有强度和硬度,外形可以改变的橡胶有弹性系数。物理学家把所有这些东西都用一些宏观的概念总结成为经验和规律,但是他们却对这些规律不加以解释。

我们再回到刚才提到的那半杯水,到了明天它仍然是半杯水。经典物理学家就会解释说,在给定的温度和大气压之下,水的体积不会变。再以我们周围的空气为例,物理学家们说,在温度为15摄氏度、气压为1个大气压的情况下,空气的体积就不会发生变化或者突然爆炸。所有这些现象都变成了我们不得不接受的经验事实和规律。

但是到了19世纪下半叶,玻尔兹曼等物理学家想要对宏观现象做出解释,就必须假设出分子和原子。

到了20世纪,物理学家们进一步发现了更多物理学界的新现象。因此他们不得不解释这些新现象,不得不强迫自己冲破牛顿力学的既有概念——决定论,直到发现了量子理论。

直到今天,无论是普通人还是实验室中的物理学家们,仍然觉得量子力学非常神奇。因为它能解释很多我们以前不愿意或者无法解释的现象。同时,这些量子力学的理论非常新颖和奇异,以至于我们在逻辑上认为,量子论的世界是根本无法理解的,因为它突破了我们日常生活的经验和常识。

对于我们来说,量子力学中的世界是一个完全陌生的世界。我们还没有了解其中的物理学规律。

现在,我们要尝试通过这本书来对量子力学做一个初步的了解,以此来对我们周围的世界做出更加深入的探索。


《超越微观:探索宇宙的隐秘法则》 一段跨越时空的求索,一次颠覆认知的思想盛宴。 在这部宏大的叙事中,我们将一同踏上一段非凡的旅程,深入探究构成我们所处世界最根本的基石——微观粒子及其相互作用的奥秘。这并非枯燥的学术堆砌,而是一场引人入胜的思想冒险,旨在揭示那些隐藏在日常现象背后,却驱动着宇宙运行的深刻法则。我们将从最古老的哲学思考出发,追溯人类对物质本质的最初好奇,一路穿越科学革命的璀璨星河,最终抵达那些挑战直觉、重塑我们宇宙观的现代物理学前沿。 第一章:尘埃之问——原子与实在的早期探索 自古以来,人类便对构成万物的基本单元充满好奇。从古希腊哲学家德谟克利特的“原子论”猜想,到炼金术士们对物质转化的孜孜不求,再到近代化学家们对元素的精确分类,关于“不可再分”的物质粒子的探索从未停止。然而,直到19世纪末,随着一系列革命性的实验发现,人类才真正窥见了微观世界的冰山一角。阴极射线管的奇妙现象揭示了电子的存在,放射性的发现则预示着原子并非不可分割的坚实球体,而是蕴藏着更深层次的结构和能量。这些早期发现,如同点燃的火种,预示着一场颠覆性的科学革命即将到来。 第二章:量子曙光——不连续的能量与概率的迷雾 20世纪初,物理学迎来了它最为动荡也最为辉煌的时代。普朗克在解释黑体辐射时,大胆地提出了“量子”的概念,认为能量的发射和吸收不是连续的,而是以一份份离散的“量子”进行。这一看似微小的假设,却如同一颗炸弹,在经典物理学的大厦中激起了滔天巨浪。紧随其后,爱因斯坦进一步运用量子概念解释了光电效应,提出了光量子的概念——光子。这意味着光既表现出波动性,又表现出粒子性,这种奇特的“波粒二象性”成为了量子世界的第一个谜题。玻尔模型对原子结构的解释,引入了电子的“轨道量子化”概念,成功解释了原子光谱的离散性,但其背后的根本原因,依然笼罩在神秘的面纱之下。量子理论的诞生,标志着物理学从确定性走向概率性,从宏观的直观世界转向了微观的奇异领域。 第三章:波粒的共舞——量子力学的严谨数学构建 随着量子概念的深入,科学家们开始尝试建立一套严谨的数学框架来描述微观世界的行为。德布罗意提出物质波假说,认为粒子也具有波动性,其波长与动量成反比。这一激进的想法,为量子力学的发展奠定了基础。薛定谔方程的诞生,如同为量子世界绘制了一幅精确的地图。它描述了量子系统的演化,其中波函数(Ψ)扮演着核心角色,其模的平方代表了粒子出现在某个位置的概率密度。海森堡的矩阵力学,以及狄拉克对量子力学符号化和相对论化处理的贡献,共同构筑了量子力学的宏伟殿堂。然而,量子力学所揭示的“概率性”、“不确定性”和“叠加态”等概念,与我们日常的经验产生了巨大的冲突,引发了深刻的哲学辩论。 第四章:微观世界的奇诡现象——叠加、纠缠与测量困境 量子世界并非一个静止的、可预测的舞台,而是一个充满活力、不断变化的奇境。粒子可以同时处于多种状态的“叠加态”,直到被测量才“塌缩”到某一个确定的状态。这种“薛定谔的猫”式的悖论,挑战着我们对现实的理解。更为奇特的是“量子纠缠”,两个或多个粒子可以形成一种特殊的关联,无论它们相距多远,测量其中一个粒子的状态会瞬间影响到另一个粒子的状态。爱因斯坦曾称之为“鬼魅般的超距作用”,但实验一次次证实了它的存在,并成为了量子通信、量子计算等前沿技术的基础。然而,如何理解“测量”在量子力学中的作用,仍然是一个悬而未决的难题。“测量问题”的困惑,如同一道深邃的鸿沟,连接着微观的量子世界和宏观的经典世界。 第五章:量子场论的统一——粒子的本质与相互作用 要更深入地理解物质的构成和相互作用,科学家们将目光投向了“量子场论”。这一理论认为,宇宙的基本构成不再是孤立的粒子,而是遍布整个时空的量子场。粒子,如电子、光子、夸克等,只是这些量子场的激发态。相互作用,如电磁力、弱核力、强核力,则是这些量子场之间的耦合。量子电动力学(QED)成功地统一了电磁相互作用和光子的行为,而量子色动力学(QCD)则描述了强核力,解释了夸克和胶子的性质。随着标准模型的建立,我们已经能够相当精确地描述除引力之外的所有基本粒子及其相互作用。然而,如何将引力纳入量子理论框架,形成一个“万有理论”,仍然是物理学面临的终极挑战。 第六章:量子宇宙的遐想——黑洞、暗物质与宇宙的未来 量子理论的影响力远不止于微观粒子,它深刻地影响着我们对宇宙的理解。量子效应在黑洞的形成和蒸发过程中扮演着重要角色,霍金辐射的提出,便是量子理论与广义相对论结合的惊人产物。宇宙大爆炸的早期,量子涨落可能成为了宇宙结构形成的种子,解释了宇宙的均匀性与各向异性。暗物质和暗能量这些宇宙中的未解之谜,也可能与更深层次的量子场论有关。从宇宙的诞生到终结,从最微小的粒子到最宏大的结构,量子理论无处不在,深刻地塑造着我们对宇宙的认知。 第七章:量子时代的黎明——技术革命的无限可能 量子理论的发现,不仅是对自然界的深刻理解,更是开启了一系列颠覆性的技术革命。量子计算,利用叠加和纠缠等量子特性,有望在某些计算任务上实现指数级的加速,解决目前经典计算机无法解决的问题,如药物研发、材料设计、金融建模等。量子通信,则能够实现理论上不可破解的安全通信。量子传感,利用量子态的精密性,能够制造出前所未有的高精度传感器,应用于导航、医疗、地质勘探等领域。这些量子技术的涌现,预示着一个全新的科技时代正向我们走来,它将以前所未有的方式改变我们的生活。 《超越微观:探索宇宙的隐秘法则》,是一次关于人类智慧探索的宏大史诗。它邀请您一同思考,一同质疑,一同惊叹。在这场穿越时空的思想旅程中,您将重新审视我们所处的宇宙,体验科学前沿的激动人心,并为即将到来的量子时代做好准备。这是一本献给所有对世界充满好奇,渴望理解生命与宇宙最深层奥秘的读者的指南。它将点燃您的求知欲,拓展您的思维边界,让您在仰望星空的同时,也能洞悉微观世界的壮丽图景。

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翻阅这本书的过程中,我时常会陷入一种深深的思考。书中对量子力学诞生之初的描述,仿佛将我带回了那个风云激荡的年代,那些伟大的科学家们是如何在理论的迷雾中摸索前行,又是如何一步步揭开量子世界的面纱,这本身就是一段精彩绝伦的故事。我尤其被那些关于经典物理如何走向终结,而量子物理又如何应运而生的叙述所吸引,这让我体会到科学发展的逻辑性和必然性,以及人类思维的伟大飞跃。 书中的一些实验描述,虽然没有具体的图示,但作者通过文字的描绘,却能让我脑海中勾勒出那些奇妙的场景。比如,那个著名的双缝干涉实验,在量子语境下的解读,完全颠覆了我对粒子行为的固有认知。我反复咀嚼关于“观察者效应”的阐述,它所引发的关于现实本质的哲学讨论,让我不禁思考,我们所认为的客观世界,是否真的如我们所见的那样独立于我们而存在?这种对根源性问题的追问,正是这本书最吸引我的地方。 我发现,作者在讲述量子理论时,并没有刻意回避那些令人困惑的悖论和争议。相反,他将这些争议作为故事的一部分,清晰地呈现出来,并引导读者去理解不同科学家们是如何看待这些问题的。这让我觉得,科学的进步并非一帆风顺,而是充满了不断的辩论和修正。这种开放的态度,让我觉得这本书不仅仅是知识的灌输,更是一种思维方式的培养,让我学会如何去理解和接受那些与直觉相悖的事实。 我喜欢这本书对不同学派思想的对比和梳理。比如,玻尔和爱因斯坦之间关于量子力学解释的争论,不仅仅是科学上的分歧,更是两种哲学观点的碰撞。通过了解这些争论,我能够更深刻地理解量子力学的深层含义,以及它对我们世界观可能产生的颠覆。这种历史的纵深感,让这本书的内容更加饱满和立体,也让我对量子物理的认识,不再停留在表面的概念。 这本书让我体会到,量子世界并非是遥不可及的空中楼阁,而是与我们息息相关的。从原子到分子,再到我们生活的方方面面,量子力学的影响无处不在。我开始反思,那些我们习以为常的技术,比如激光、半导体,其背后都蕴藏着深奥的量子原理。这种将抽象科学与现实生活联系起来的叙述方式,让这本书更具现实意义,也更容易让我产生共鸣。

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我最欣赏的是这本书在叙事上的张力。它不仅仅是简单地罗列量子物理的概念,而是将这些概念融入到一段引人入胜的“简史”之中。从早期对原子结构的猜想,到普朗克的量子假说,再到海森堡的矩阵力学和薛定谔的波动力学,每一个里程碑式的进展,都被作者赋予了鲜活的生命力。我仿佛亲历了那个科学巨匠们碰撞思想、挑战权威的时代,感受到了他们对未知世界那股不屈不挠的探索精神。 书中的一些段落,充满了哲学意味的探讨。尤其是在谈到量子叠加和量子纠缠时,作者并没有止步于纯粹的物理描述,而是深入地探讨了这些现象对我们哲学观、甚至宇宙观的潜在影响。我特别喜欢他对“测量问题”的阐述,这让我意识到,在量子世界里,“观察”本身竟然可以成为影响“被观察者”状态的关键因素,这简直太颠覆了! 我注意到,作者在解释一些关键概念时,非常注重逻辑的连贯性和层层递进。他不会突然抛出一个陌生的术语,而是会先从一个更容易理解的类比入手,然后逐渐引申到更复杂的理论。这种循序渐进的讲解方式,让我这个物理学门外汉也能感受到自己思维的进步,一点点地“啃”下来,并从中获得成就感。 让我感到惊喜的是,这本书不仅仅关注理论的演进,还穿插了不少关于科学家个人故事的细节。比如,对尼尔斯·玻尔和爱因斯坦之间关于量子力学基础的深刻分歧的描绘,让我看到了科学的严谨性之外,也充满了人性的温度和思想的火花。这种将科学史与人物传记相结合的叙事方式,极大地增强了本书的可读性。 总而言之,这本书为我打开了一个全新的认知维度。它让我不再将量子物理视为一门遥不可及的科学,而是将其理解为人类智慧探索宇宙奥秘的伟大篇章。我不仅学到了关于量子世界的知识,更重要的是,我被激发了一种对科学的好奇心和求知欲,这种感觉,比单纯获取知识本身要珍贵得多。

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初识这本书,纯粹是因为书名。《上帝不掷骰子:量子物理简史》,光是听着就觉得一股神秘又深邃的气息扑面而来。我并非物理学专业出身,对量子世界的了解仅限于一些科幻电影里偶尔闪现的模糊概念。但人类对未知的好奇心总是难以抑制的,尤其当这种未知关乎宇宙最基本的运行法则时。书的封面上,“开启一场量子世界之旅”这几个字更是像一盏明灯,指引着我踏入这个充满挑战却又引人入胜的领域。 我一直觉得,科学的魅力不在于它能提供多少现成的答案,而在于它能不断地提出更深刻的问题,并引导我们去探索。量子物理,恰恰是这样一个充满疑问的领域。从微观粒子的不确定性,到量子的叠加和纠缠,每一个概念都似乎在挑战我们日常的直觉和认知。这本书能够以“简史”的方式呈现,让我对接下来的阅读充满期待。我希望它能像一位经验丰富的向导,带领我穿梭于那些复杂的理论和抽象的概念之间,而不是让我迷失在枯燥的公式和晦涩的术语里。 拿到这本书的时候,我首先被它的装帧所吸引。经典的装帧设计,配上书名中蕴含的哲学意味,总让人觉得它不仅仅是一本关于科学的书,更是一次关于思想的探索。翻开目录,我看到一些熟悉的名字,也看到了一些我完全陌生的概念,这让我既感到一丝亲切,又充满了未知的新鲜感。我尤其好奇,“上帝不掷骰子”这句话究竟在书中扮演了怎样的角色,它是否是对爱因斯坦晚年对于量子力学不确定性的质疑的一种回应? 我非常看重一本科学普及读物是否能够真正做到“老少咸宜”。我希望这本书能够用通俗易懂的语言,将量子世界的奥秘展现出来,让那些对科学充满兴趣但又没有专业背景的读者,也能够从中获得乐趣和知识。我期待作者能够通过生动的比喻和形象的描述,帮助我理解那些看似不可思议的物理现象。这本书的“官方正版”标识,也让我对它的内容质量和权威性有了一定的信心。 我选择这本书,也是因为对“李淼 著”这个信息的好奇。作为一位物理学家,他能否将如此艰深的量子物理,用一种引人入胜的方式呈现给大众,这对我来说是一个非常大的看点。我希望他不仅仅是在介绍科学知识,更是在传递一种科学精神,一种对真理不懈追求的态度。我期待在阅读的过程中,能够感受到作者的热情和思考,能够从他的文字中体会到量子物理的迷人之处。

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这本书最吸引我的地方,在于它如何将“上帝不掷骰子”这句名言,巧妙地编织进整个量子物理的简史之中。我原本以为这只是一句关于随机性的哲学感叹,但读完之后,我才明白,它贯穿了量子力学发展过程中,关于确定性与不确定性,关于经典物理的局限与量子理论的革命性的核心争论。这种将宏大的哲学命题与具体的科学理论相结合的写法,让这本书的立意显得非常高远。 我尤其喜欢作者在描述一些核心量子现象时所使用的生动比喻。比如,对于量子叠加态的解释,我能够借助作者的类比,在脑海中构建出一个相对具象的画面,从而更好地理解一个抽象的概念。这种将晦涩的物理概念“翻译”成大众能够理解的语言的能力,是这本书最大的亮点之一。它让原本可能令人望而生畏的量子世界,变得触手可及。 让我印象深刻的是,作者在梳理量子物理发展脉络时,并没有简单地按照时间顺序罗列事实,而是着重强调了不同理论之间的内在联系和逻辑演进。他清晰地展现了,为什么旧的理论在面对某些现象时会失效,以及新的理论又是如何应运而生,并逐步完善的。这种对科学发展过程的深入剖析,让我能够更好地理解量子物理的出现并非偶然,而是历史发展的必然。 阅读的过程中,我常常会被书中某些观点所启发,引发深入的思考。例如,当谈到量子纠缠可能带来的信息传递的挑战时,我就不禁联想到,这是否意味着我们对“因果关系”的理解,在微观层面需要进行重新的审视?这种能够激发读者进行更深层次哲学思考的内容,让这本书的价值远远超越了单纯的科普读物。 我发现,这本书不仅仅是关于“是什么”,更是关于“为什么”。它不仅介绍了量子世界的奇特现象,更重要的是,它解释了这些现象是如何被发现的,这些理论又是如何被构建出来的,以及它们对我们认识世界产生了怎样的影响。这种对科学过程和思想演变的关注,让这本书显得格外有深度和启发性。

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读这本书,就像是在经历一场思维的“大爆炸”。我原本以为,量子物理就是一些关于微观粒子的奇怪规则,但这本书却让我意识到,它触及的是我们对宇宙最基本认知的边界。作者在开篇就抛出了“上帝不掷骰子”这个命题,并以此为主线贯穿全书,这让我对书中将要探讨的那些关于决定论与概率论的哲学思辨充满了期待。 我特别喜欢书中对量子力学发展过程中那些关键人物的描绘。那些曾经在物理学史上留下浓墨重彩的科学家们,在作者的笔下,不再是冰冷的面孔,而是活生生的、有血有肉的人,有着他们的思想、他们的坚持,甚至他们的困惑和挣扎。了解这些人物的贡献,以及他们在那个时代所面临的挑战,让我对科学的探索过程有了更深的理解,也让我对人类智慧的闪光点肃然起敬。 本书的叙述风格非常吸引人,它不像一本枯燥的教科书,而是更像是一位博学的朋友,在娓娓道来一个充满魅力的故事。即使是那些涉及到复杂数学推导的概念,作者也尽量用形象的比喻和通俗的语言来解释,让我这个非专业人士也能大致理解其中的精髓。我常常会因为某个精妙的比喻而会心一笑,或是因为某个出人意料的论断而陷入沉思。 我发现,量子物理的很多概念,其实是对我们日常经验的一种挑战,甚至是一种颠覆。书中对“波粒二象性”的解读,就让我对“粒子”和“波”这两个概念产生了全新的认识。到底什么是真实?我们看到的现象,是否就是事物的本质?这些追问,让我觉得这本书不仅仅是在普及物理知识,更是在引导我进行一场深刻的哲学反思,去重新审视我们与世界的关系。 这本书的结尾,并没有给我一个明确的答案,而是留下了更多的疑问和思考空间。这正是我所欣赏的,因为真正的科学探索,从来都不是止步于某个结论,而是永无止境的追问。我感觉,我刚刚推开了一扇通往新世界的大门,而门后还有更广阔的天地等待我去探索。这本书,无疑是我这场量子世界之旅的绝佳起点。

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