曹天元《上帝掷骰子吗？》 书中所得1 2022-03-28

曹天元《上帝掷骰子吗？量子物理史话》    书中所得1

      大约在2012年，因为上一门选修课，需要涉及海森堡（Heisenberg， 1901-1976）测不准原理，所以找到了这本书看。记得先是看电子书，后来又去图书馆借了一本看。面对物理，基本上是门外汉，看不懂太专业的书，又想了解量子力学的基本内容。这时候看这本书最合适不过了。

      作者曹天元，1981年生于上海，中学毕业后赴美国和中国香港读书，主攻专业为生物化学和电子工程。代表作《上帝掷骰子吗？量子物理史话》被称为中国的《时间简史》。

      简单说，该书是一本量子物理的科普作品，作者用生动的语言讲述了量子物理的发展过程与基本理论，将物理学家的思想碰撞比喻成量子物理的三大战争，读来颇吸引人。

图1

下面是对此书的几点印象。

（一）“上帝掷骰子吗？”

      书名来自1927年第五届索尔维会议期间的一段对话，

      爱因斯坦（Einstein，1879-1955)：“玻尔先生，亲爱的上帝不掷骰子！”（爱因斯坦对微粒子世界的概率设定不以为然）

      玻尔（Bohr，1885-1962）：“爱因斯坦先生，别去指挥上帝该怎么做！”

      在这届会议上，爱因斯坦、玻尔、普朗克（Planck，1858-1947）、海森堡和居里夫人（Curie 1867-1934）等物理学界的天才大师们聚首一堂，对量子理论的未来展开了一场激烈的辩论。

图2（1927年索尔维会议）

        索尔维会议是20世纪初一位比利时的实业家、化学家欧内斯特·索尔维（Ernest Solvay，1838-1922）创立的物理、化学领域讨论的会议。

        1911年，第一届索尔维会议在布鲁塞尔召开，以后每3—5年举行一届，但在一战中停止了几年。1927年，第五届索尔维会议在比利时布鲁塞尔召开，因为发轫于这次会议的爱因斯坦与玻尔两人的大辩论，所以这次索尔维峰会被冠之以“最著名”的称号。当然还有一个原因，就是参会的29人中，有17位诺贝尔奖获得者。

（二）“天空的两朵乌云”

        这两朵乌云指的是，18世纪末19世纪初，物理学界在迈克尔逊－莫雷实验（Michelson–Morley experiment，1881）和黑体辐射研究中的困境。1900年普朗克发现，要解决这个问题，必须做一个假定，假设能量在发射和吸收的时候，不是连续不断的，而是分成一份一份的。他把这种现象叫做“量子(quantum)”，也就是量子力学的来由。

（三）“波粒战争”

        牛顿认为光是粒子，而爱因斯坦和普朗克认为光是波，这个问题争论了许多年。1923年，德布罗意（·Duc de Broglie，1892-1987）发现光量子具有波粒二重性，结果取决于不同的观测方法。

（四）“多世界（MW 也称为‘平行宇宙’）”猜想。

      1955年，埃弗雷特（Everett，1930-1982）提出，存在多个平行的世界。对测量装置的观察，会使得测量装置被分解为两个。并且在这个测量链上，这种分解会不断地进行下去。伴随着这种分解，一定有一个完全的宇宙的复制。也就是说，只要有一个量子测量发生，那么，每个宇宙分支，以及这个分支中的分量就会导致一个可能的测量结果。

（五）意识与存在

        如果量子波塌与否取决于你有没有去观察它，这就意味着经典理论中说的，我们脱离一个绝对客观的外部世界而存在的说法不成立了。没有所谓的客观世界，因为我们自己也已经融入到这个世界中，我们的观测行为会对这个客观世界产生影响。如果意识也是一种观测形式，那么岂不是意识决定存在？成了主观唯心论？

      绕来绕去回到哲学，像极了笛卡尔（Descartes，1596-1650）的“我思故我在”。为此还去找王阳明的心学查看一番，其“汝未来看此花时，汝花于汝心同归于寂，汝来看此花，此花颜色一时明白起来”，与上面说法异曲同工。

        我在课堂上对学生说，了解一点唯心主义理论，有助于更好地坚持唯物主义。

（六）艰难的探索过程

        量子概念的诞生已经100多年，但它的一些基本思想至今不为大众认知和理解。究其原因，一方面是它所包含的猜想和假设太多，另一方面，大概是它太过诡异，难以理解。以致玻尔说：“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。”还有人调侃，悬而未决，量子力学。

        书的最后有一段话是：“或许，是因为我们血液中的热情还没有冷却，或许，是因为我们仍然年少轻狂，对于这个宇宙还怀有深深的激动和无尽的好奇。我们并不畏惧进入更为幽深和神秘的峡谷和森林，去探究那事实的真相。哪怕注定要被一些更加恼人和挥之不去的古怪精灵所缠绕，我们还是不可以放弃了前进的希望和动力，因为那是我们最宝贵的财富。”    

        最后说几句，有人评论这本书不专业，只适合在地铁上看。我认为①坐地铁看此书容易坐过站；②别以为坐地铁看的书都没有技术含量，看看图3、图4。感谢拍摄者我的好友同事FFY老师！

图3

图4