2018年/第40本--《寻找薛定谔的猫—量子物理的奇异世界》读书笔记

《寻找薛定谔的猫—量子物理的奇异世界》,整书阅完

阅读及笔记时间:2018年10月1日-2018年10月7日,约6小时;

阅读书本:《寻找薛定谔的猫—量子物理的奇异世界》;作者:【英国】约翰·格里宾(译:张广才;校:赵晓玲;2015年6月第1版;海南出版社;P1-257页;

阅读目标:了解一些量子物理的原理,了解一些量子物理对日常生活有关的影响

阅读方法:影像阅读,快速阅读

整书笔记及感想:

阅读3小时,笔记3小时。

希望通过科学原理来解释生活实践中发生的一些事,故而再次拿起物理学的科普读物。每次读这些读物虽然并不能非常明白,所幸的是每次都能朝目标进那么一点点。

薛定谔的猫是物理学家薛定谔设想的一个量子物理的实验。这本书的作者无疑是一位懂得写的科学家,他运用通俗的写法向读者展示了量子物理的产生、发展,其间新物理与老物理规则的碰撞,科学家们求真务实的态度,一次又一次的求索,既令我感叹于科学之浩瀚深邃神奇,又令我感动于科学家们的执着,没有他们的执着,世界科技又怎会日新月异?

量子物理的产生及发展

牛顿在300年前发现的运动三大定律及引力理论奠定了前200年经典物理在科学界的地位,由此科学走向了通往空间飞行、激光、原子能、基因工程、化学及其他一切的里程。

也是从牛顿开始,科学家们对光、原子、电子的研究、思考与观点一步步地引发物理学的变革。比如,最初牛顿制造反射式望远镜的基本假设是光由微粒组成,而牛顿同时代的科学家惠更斯则认为光是一种,在那个年代(17、18世纪)缺乏检测工具,因此微粒说是占上风的;到了19世纪,扬进行了光的双孔干涉实验,通过衍射映在阻挡屏上明暗相间的条纹,扬证明了光是,同世纪其他科学家也从不同角度证明了光的波动说;20世纪初爱因斯坦发表文章证明了原子的真实性,汤姆逊通过实验发现电子是原子的一部分,卢瑟福创立了带原子核的原子模型;普朗克认为原子内部的电子震荡以一定尺寸的物块释放或吸收能量,这种物块叫量子;1923年爱因斯坦确立了光的量子本性(光又回到粒子的说法);德布罗意从爱因斯坦推导的两个描述光量子的方程出发展开讨论,在这两个方程中,描述粒子特性的项“能量和动量”出现在左边,描述波动特性的项“频率”出现在右边,他提出了光子、电子、质子、中子的波粒二象性;至此,科学界又引起了波和粒子的争论,这种争论促使了新物理—量子力学的产生;玻尔将经典物理的外形(以原子作为小太阳系)与量子内涵(电子能量整块跃迁)混合在一起产生了他的原子论,当然这不是真正的量子理论,可看作是是经典物理向量子物理过渡的产物;在普朗克量子说诞生26年后,新一代科学家(那些没有经过经典物理学根深蒂固培培训的科学家)如海森堡、狄拉克、泡利等,他们在前辈们普朗克、玻尔、爱因斯坦(第一次世界大战期间,爱因斯坦将概率引进了原子理论,对他来说只是权宜之计,但正是这个概率的概念成了真正的量子理论的基石)的研究基础上真正开创了量子力学

经典物理与量子物理的不同

经典物理:根据牛顿的理论,如果我们能知道宇宙中所有粒子的位置和动量的话,我们就能预言未来的所有过程。

量子物理:我们不能同时精确地知道一个粒子的位置和动量(测不准),当我们观测粒子时,状态随即改变。

玻尔的哥本哈根解释:在经典物理当中,不管我们是否正在进行观察,我们认为由相互作用的粒子所构成的系统例如钟表机构都具有某种功能。而在量子物理当中,观察者和系统之间存在相互作用,这种相互作用强到不能认为系统是孤立存在的。简而言之,就是在经典物理中,我们能够在时空坐标系当中精确地描述粒子的位置,并以同样的精度预言它们的行为;而在量子物理中,我们没有办法同时精准测量位置与动量。

观察这一活动本身会改变观察对象!当我们进行观察的时候,我们所获得的结果是有限的(或者说是确定的),而当我们没有观察的时候系统正在做什么,我们却是一无所知的。比如科学家惠勒就认为大爆炸和宇宙就是我们观察过后的产物(形而上学的范畴)。

艾斯派克特小组通过实验宣布“不可分隔性现在已经成为物理学中最一般的概念”,在某种意义上,曾经发生过相互作用的粒子将始终为同一系统的部分,构成我身体的这些粒子与构成你身体的粒子曾经靠得很近,它们相互作用,也就是说任何事物都与其他事物联系着,宇宙是唯一一个整体。

可以通过“双孔实验”或“薛定谔的猫”来理解量子理论:即当我们观察时,观察这个行为亦构成了系统的一部分(它是一股神秘的力量),波函数坍塌为一个确定的态(是真实的),当我们没有观察时,它们的行为只能用概率来描述。

广义相对论与量子力学(通常它们被认为是20世纪理论物理学的两大成就,但实际上它们分属不同的理论范畴):

广义相对论:是利用纯的时空协调(位置)和绝对的因果关系(动量)来描述世界,它属于经典物理范畴,假设人们能同时知道这两者。

量子力学:在量子图像中,观察者和系统相互作用,并且是系统的一个部分。在这里,时空协调的精度(位置)是以动量的不确定性、进而是以因果关系的不确定性为代价的。

当我们发现这两种理论相冲突时,我们必须将量子理论作为对我们所生活的这个世界的最好描述。

量子力学的生活应用

量子力学在固态物理领域给我们提供了晶体管收音机、索尼随身听、数字式钟表、袖珍计算器微机、可编程的洗衣机等等。

量子理论不仅局限于物理世界,现代的化学也可以用基本粒子规则来解释,因为它是一门分子科学(分子包括我们的生命分子DNA),所以我们现在对生命本身的理解也植根于量子理论。很多物理学家都认为生物问题是另一种物理问题,一种处理复杂分子中大量原子的物理。

计算机技术、核设施、基因工程、激光都植根于量子力学。

作者对量子力学的解释

除去结尾部分,作者的描述都是客观而公正的,开放式地描述科学家们所做的各项实验,并由此得出他们的结论。而在本书结尾,作者大胆地给出了自己对量子力学的解释,他认为量子力学表明,这个世界存在许多的平行宇宙!在我们的世界,当我们观察时,薛定谔的猫可能是死了,而在平行的宇宙里,猫活着,所以,猫死了与活着这两件事都发生了,只不过不在同一个宇宙而已。所以,在量子的多世界中,我们通过参与而选择出自己的道路,你看到的就是你所得到的!

阅读印证生活实践

很艰难,终于写完了这篇笔记,阅读的过程是我学习与梳理思路的过程,同样的,写笔记也是在再次梳理思路,由于见识有限,笔记可能未能完全真实地反映作者的思想(只是写了我稍能理解的部分),但于我而言至少也对生活中的实践有了更进一步的理论印证。

我在做冥想时,经常会观察自己的意念,前一秒脑海中可能还是万马奔腾、思绪万千,但当我凝神去观察时,那个意念(或是那个图像)消失了。我认为这或许可以用量子物理中观察引发的坍缩来解释,当然也有可能是胡乱联系?这还有待于进一步学习。

还有关于量子跃迁,万物一体,在生活中就是会有一些意念所及成真的事发生,有的时候事件很小,小到不以为意,但它确实会发生。我觉得它可能能用量子瞬间跃迁来解释吧?

嘿,不管怎样,去主动选择吧,当你努力,至少有一半的概率是会发生你想要的结果的!


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