《上帝掷骰子吗？量子物理史话》

1.笔者读此书的感受

  确实是史话，讲的主要是物理学的发展历史，从神话到牛顿经典力学到相对论与现在的量子力学。人类为了认识自然、认识世界经历了无数彷徨，走过了无数崎岖的路。但是这确实非常值得，科学形成的这400年，其对世界的改变让人惊叹。
  神话与科学的关系：神话和科学都是人类认知这个世界一个信念，他们应该是一个并列的关系，科学并不比神话高级到哪去，只是科学更能解释和改变这个世界。
  终于把初中高中教科书上的科学家在时间上串在一起了，他们都是一个个有血有肉的在科学上做出了卓越贡献的普通人，他们同样有自己的缺点(比如牛顿实际上挺小心眼的)，同时编书的人或者告诉我们一些科学佳话的人，并不都是实话，只是为了渲染科学的神奇与伟大或者其他目的。
  此书是2005年左右曹天元整理自他的新浪博客，一度受到网友热情关注，于是写成书，出书后在豆瓣中评分居然高达9.2，可见读者对此书的喜爱。但是笔者自己评分却不高，因为读完后除了对物理科学的历史有了了解以及以上感受，没有其他收获，主要是和笔者读此书初衷有所出入，对物理科学和史话有兴趣的应该会很喜欢此书。

2.摘自网络其他人的感受

作者：太阳雨
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为什么要读这本书呢？主要原因是我们与生俱来的好奇心。这个世界不断地分解下去，是什么样子的？人类探索世界的历程，是什么样子的？改变了世界的量子物理，到底是个什么东西呢？更专业的书读着艰深困难，这本书很科普，容易读，也很有趣。为什么要写读后感？为了让阅读更有效率，更有目的，避免为读书而读书。学而不思则惘。这是我大学毕业25年之后再次认真地面对物理世界。学生时代，学习的内容是学校决定的，而且被机械地拆成了多个知识点。那些名字，普朗克，海森堡等，都是一个个抽象的概念，背下来一个又忘了另一个。现在，没有了考试的压力，没有了试卷的束缚，终于可以把科学家们还原成一个个的活生生的人，有性格有缺点。可以把多种理论结合在一起，也可以了解理论的产生发展的过程。还有，答案不再是唯一的了。希望孩子们学习的时候也能像我现在这样。《上帝掷骰子吗》是一个副标题，主标题是《量子物理史话》。不是一个物理书，也不是历史书，而是讲量子物理发展史的科普书。所以，读书后，只是对量子物理的历史和八卦有了些许了解。针对量子世界的种种困惑，并非来自数学，而是来自其物理意义。从严格的数学角度讲，量子世界的多种现象都可以用数学公式来表述，和实验数据吻合的也非常好。或者说，量子力学开创以后，对世界的探索更多地采用了数学的模式，而非生活经验模式。对这些数学公式，大家无法用经典世界的概念来理解。从而产生了“哥本哈根解释”以及“多世界解释WMI（或称平行宇宙解释）”等等。其实，这不是“数学公式”的问题，而是“人类理解能力”的问题。就是说，这些理论的内容，超过了人类的理解能力。人类的理解能力从哪里来？从我们的感官来，视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉，当然还有非科学领域的第六感，或者神学领域的通灵能力。我们对这些感觉的物理意义的研究已经很深入了，视觉是对电磁波可见光波段的觉察能力，听觉是对空气中声波一定波段的觉察能力，嗅觉和味觉是对空气和水中某些一定浓度的无机物分子或者有机物的觉察能力，触觉是对一定压力下的一堆分子的分子间作用力的觉察能力。这些觉察能力中，除视觉外都是分子以上尺度的。视觉的尺度最小，最精确，是光子级别，也就是和电子的尺度接近。我们对“客观世界”的所有的理解能力，就来源于我们的感官。当然，我们也会想象出更多的化学、生物学和社会学的概念和场景，但这些的尺度都更大，都可以都归属到宏观世界，或者统一叫经典物理。而接近电子尺度后，就是经典物理的边界。我们形成物理概念的感官基础不复存在，世界开始变得怪异而混沌，不再是清晰稳定而连续，就是超过这个边界的结果。在经典物理的发展中，我们通过实验和测量的方法，把世界的规律变成数学模型。但是这个研究过程中，我们的测量方法，是建立在感官的基础之上的。例如，经典物理里对小球的运动轨迹的研究。这个命题隐含了一个假设——这个经典小球足够大，以至于用光子来打击它时不会对它的运动产生影响。这种假设下，我们才能“不打扰”地观察它或者测量它，最后得出它的运动规律。如果研究小球运动时，不许用光子照射，小球处于绝对真空和绝对黑暗之中，那么无论是肉眼观察，还是仪器设备，就通通失灵了。同样，如果这个小球缩小到电子尺度，那么光子的打击就会影响它的运动，这个时候，小球的轨迹就无法测量了。这就是“测不准原理”的物理解释。因为我们看不到，所以我们测不准。也可以说，人类的理解能力到极限了。感官能够觉察的物理现象，我们就认为是可以理解的。量子物理超过了人类的理解能力，所以只能用数学进行表达。表达的正确与否，也是通过量子现象在经典世界的映射——例如分布概率——来被验证和理解。也可以用另外一种比喻来说明感官是测试的基础。假设人类没有视觉，只有触觉。那么我们研究小球运动时，就只能通过“摸”来对小球定位了。这是，人们会发现，最好是去研究一个巨大的石球，这样，球滚动的时候，我们轻轻地摸，球的运动轨迹几乎不受影响，可以准确而连续地测量一个大石球的位置和速度。而如果用一个小钢珠去研究就很困难，因为一旦你摸到了它，它就改变了速度和方向，我们就会“测不准”了。其实用眼睛观察和用手摸没有本质区别，光子就是我们伸出去的小手，只是尺度差得比较大而已。所以说，因为人的理解能力的限制，人只能理解可观察尺度的世界，建立起连续稳定的经典物理世界模型。这就是基于人类理解能力的经典物理的边界。经典物理的边界，还体现在测量精度上。记得有本科幻书（好像是三体）里提到一个情节，大意如下：有个人声称，可以把人类文明的所有知识，放在一个尺子带走。他的方法就是先对人类文明的所有知识进行编码，形成一个非常长的数字，类似无限不循环小数。然后用这个数字作为长度刻在尺子上。今后想要复原的时候，就去精确测量这个刻度，从而解码出整个文明。这个方法要求的测量精度难以想象，一个原子的半径是0.1nm级，就是说，在1米的尺子上刻，如果刻度精确到单个原子，可容纳的编码只有10位而已。单个原子的石墨烯，几乎是目前人类的极限，再前进一个数量级，都有登天的困难，而要增加数百亿个数量级，完全无法想象。顺着这个小故事分析，人类对长度的测量精度，就是在10的-10次方米左右，再增加精度，就无法测量了，因为已经进入了量子的世界。在量子的世界里，没有具备实际长度的刚体，只有空间中概率波。还有速度的物理边界——光速。根据相对论的定义，光速是无法到达的经典物理的边界。这个也可以做一个形象的解释。比如说物体受力就会加速，持续受力就持续加速。但是一旦速度接近光速，经典物理的规律就开始慢慢失灵了。我们给一个物体加速，能用的几种方法：一是直接推动，受力是刚体之间的分子间作用力；二是间接推动，比如爆炸产生的空气压力，也是气体对刚体的分子间作用力；三是万有引力或电磁引力，这两者都是光速传播的波。简单来说，这几种力，在物体速度接近光速时，都会发生变化，从而不再遵循经典物理规律。就是说，速度较慢时，经典的力可以发挥作用，所以加速度是成立的；速度接近光速时，力就会变化，所以加速度也就无法持续，导致物体的速度就不能从光速以下加速到达或超越光速。也可以说，物体的速度接近光速后，就不再是我们能够理解的，而变成了“时空扭曲”之类的场景了。再说多世界解释，这哪里是“解释”，这就是“添乱”。也许从数学方法上，多世界解释能列出一些特别的方程式，数据与实验吻合。但是我实在不认为这可以作为一种帮助人理解量子世界的“解释”。第一，多世界解释违反了奥卡姆剃刀原理。多世界的其他世界，是无法观测的，无法证明，也无法证伪。这就和“我的客厅里有一条看不见摸不着的龙”一样，是完全没有意义的。第二，对一个“单一”的意识体（如果意识体是可数名词的话），多世界是有无限可能的。哪怕我们从20层楼摔到水泥地上，我们依然在某个世界里奇迹般地活着。但是，我们认识的世界，是有非常多的意识体的，是多个意识体一起观测的结果。那么，“真实”的世界，就是指海量意识体共同认可的一个世界，是无数意识体的交集。单个意识体让世界发散，多个意识体让世界收敛。所以，在苍蝇蚊子细菌病毒的共同见证下，世界回到了经典。从这个角度看，对量子现象的各种解释，就变得没有必要了。因为它超过了人类的理解范围，任何解释都只是在尽量地去模拟它。所以，整体来说，我支持“系综解释”理论，讨论单个电子的运动轨迹是没有意义的事情。就是说，试图用经典方法去理解量子世界是没有意义的。其实，没有意义的物理描述很多，比如比绝对零度还低10度，比如用数学模型模拟数亿个水分子和铁原子的相互作用来精准地描述一个水滴落到铁板上的变形过程，比如研究形成温度的分子的布朗运动的单个分子轨迹等。我们用经典方法去理解经典物理世界，我们用数学方法去描绘量子世界。同样，我们也可以用宗教逻辑去理解灵魂和宇宙，去获得自律自信、心理健康和社会秩序。所以，大众大可不必对无法理解量子物理或相对论而苦恼。世界还是这个世界。我们生活在经典世界，我们可以理解经典世界。量子世界虽然存在，但是它里面的奇怪现象影响到经典世界时，依然会变成我们能够理解的形式。举一个常见的例子，薛定谔的猫，这是一个经典世界和量子世界的混合问题。实验中，触发的机制是量子世界的——一个混合态，而实验的结果是经典世界的——猫是死还是活。量子的状态，可以处于混合态，但是一旦通过触发机制对猫产生了影响，那就是一个“观测动作”了。也就是说，薛定谔的猫的实验会导致观测，因此，猫的生死就是确定的结果，而非混合态了。所以，猫是不会同时又死又活的。一旦讨论到猫，就已经回到经典世界，就已经有了观测行为，因此量子混合态就会消失。其他类似实验也一样，通过各种方法，试图把量子态传递到经典世界，最终都会导致观测行为。因此，薛定谔的猫，并没有真的产生一个经典世界的混合态。只是，薛定谔猫的这个实验，很符合社会学中人与人的传播原理，所以，薛定谔从物理学家变成了网红。忍不住再说说量子物理对宗教的影响。看到一个说法（应该是来自道金斯的《上帝的迷思》，我没读过），因为宇宙大爆炸（Big Bang）的起始过程被计算模拟得很清楚，并且这个理论被广泛认可，所以上帝在宇宙大爆炸中就没有自己的位置了，因此证明上帝是不存在的。这个论证过程让人哭笑不得。其实，在日心说得到认可之后，上帝就已经失去了物理空间上的可能性。这个论证的本质是，我们已经了解了所有的物理现象，我们已经能够解释宇宙，我们无所不知，无所不能，无所畏惧。这样的狂妄在物理史上出现过多次，每一次都被重重地打脸，可惜总有后来者继续狂妄。即便是关于物理本身，也是永无止境的，了解得越多，未知的也越多。而日常生活中的上帝，和物理学也压根不在一个维度上。一个X轴上的运动，在Y轴看来永远是原地踏步。上帝是主体与客体的合一，就是说，上帝是我，上帝是你，上帝是他／她／它。上帝是那个合一，我们是一个小小的实例。而物理研究的是客体，尽量摆脱主体的影响。上帝解决的问题是信念、诚信、契约精神、人生意义、情绪、道德、罪恶、宽恕、善良、爱、人际关系等等问题，这些和物理学并不互斥。上帝和物理，好比君主立宪制。君主是名义上的、礼仪性的和精神层面的，宪法是实质性的可执行的。量子物理的快速发展，加深了人类对客观世界的理解，在一定程度上促进了人类文明的进步，可喜可贺。但是，物理依然有物理的边界。

作者：根构
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作者从三百多年前的牛顿时代的经典力学讲起，按照物理学的发展历程，一点一滴讲到时下方兴未艾的各种量子理论，什么量子纠缠，不确定性，平行宇宙，11维空间，上帝粒子，波函数坍缩，黑洞，超光速等等这些我们在科幻电影里经常看到的字眼。而与此同时，《星球大战》、《星际穿越》还有《三体》等等里面的画面不停地在脑海中浮现，枯燥的理论与科幻片里栩栩如生的画面交相辉映。一个个科学巨匠的名字逐一出现，闪耀星空。

文章开始部分的经典力学，多少还能看懂一些，毕竟以前物理学科本里面讲的都是这些。但是讲到量子力学的时候，就有些犯迷糊了。各种大胆假设以及超现实的理论层出不穷，而且都是有数学公式的。有的被后来的科学实验所证明，光耀千秋，而有的则昙花一现之后被扔进了历史的尘埃之中，还有很多在等待证明。难得是作者用很多形象的比喻，通俗的故事试图从各方面来讲清楚深奥的量子相关的各种理论。

跨日持久的光的波动性和粒子性的争论，从牛顿与胡克的争论开始，持续了几百年，最终以波粒二象性收场。而牛顿与胡克也因为学术上的争论而产生了很深的私人恩怨，直至胡克在牛顿的各种打压下在穷困潦倒中逝去，让人在崇敬牛顿的同时不免觉得他其实也没有那么伟大。

关于量子的解释，波尔领导下的哥本哈根学派与爱因斯坦的针锋相对，最为著名争论就是“上帝到底会不会掷骰子？”，波尔从关于量子的哥本哈根解释出发确定上帝会掷骰子，而爱因斯坦绝不认可物理世界存在不确定性，他倔强认为任何物理现象都是可以因果推导的，所以坚信上帝不会掷骰子。而后来的大量实验证明，似乎爱因斯坦错了。在量子的世界，许多经典的力学理论没办法去解释。

人类历史上，像牛顿和爱因斯坦这样做出巨大成就的科学家并不多，可是为什么他们在步入晚年的时候，却固执地死守个人阵地，并抨击与阻挠后辈提出一些革命性的新理论？他们当年不也是因为年轻时提出的革命性的理论而名扬天下的吗？而后的大量理论与实验证明，牛顿错了，爱因斯坦也错了。 一种革命性的力量出现， 被打压，抗争直到屹立不倒，再去打压新生的革命性力量，继续打压与抗争，如此循环往复。科学界如此，其他领域也是如此，这会是人类的宿命吗？

作者在讲述各种力学理论的同时，每个章节后面还加了很多物理史上的逸闻趣事，纠正了许多我们日常生活中对有限的物理常识的误解。原来蒸汽机其实并不是瓦特发明的，更不是因为他看见了水壶上的水蒸气就发明了蒸汽机；牛顿也不是因为被那颗苹果树上掉下的苹果砸中而想到万有引力的。当然，还有布鲁诺是被罗马教廷烧死了，但不是因为他坚持哥白尼的日心说。看到这些，真是大吃一惊，想想我们以前关于这些科学巨匠的各种故事是从哪里来的？我们的物理教科书吗？或许这些脍炙人口的科学故事，更多的只是某种象征，毕竟他们太过于传奇，而人们更喜欢以这种喜闻乐见的方式来理解。

书是看完了， 看书之前想找的答案，依然没有找到，不知道量子到底能不能解释意识与灵魂？ 既不知其然，更不知其所以然。 可是所谓言有尽，而意无穷，这本书胜似一部科幻片，让人久久回味，似乎人类科幻作家的许多大胆想象都不会是空穴来风，在量子理论不断突破的未来世界，一切皆有可能。让我们拭目以待吧！