2022.4.26 【TWG Tea Club读书会】共读的书目是曹天元《上帝掷骰子吗：量子物理史话》。作为物理专业的硕士，主动申请了分享。
第一部分 ：为什么要分享
1.个人背景
自幼喜文，但受父母之命学理，误于物理迷宫。物理成了我的六便士，文学成为我的月亮。
专业是空间物理系无线电波传播与天线。这本书中提到经典力学，电动力学，热力学，统计力学，量子力学等都是必修的基础课。当年就没太整明白，此时回看，很多都已还给老师。
物理所涵盖的范围很广，我的专业课包括电磁场理论，电波传播，微波技术，天线原理与设计……这些多少为后来的职业打下基础。
职业经历：从事无线通信二十余载，见证与参与了中国移动通信的发展。
借本次分享，我想向人类历史上探索自然的闪闪发光的科学家们致敬：麦克斯韦，牛顿，赫兹，普朗克、爱因斯坦，玻尔，海森堡，薛定谔……
这些伟人，在当年的教课书上，他们不是公式名字就是单位名称，都是要考试的内容，把我虐得像薛定谔的猫一样不死不活......
2.移动通信简介
物理的专业细分很多，个人从事移动通信多年，借此给各位书友简单介绍一下移动通信的历史。
1864年麦克斯韦从理论上证明了电磁波的存在。
1876年赫兹用实验证实了电磁波的存在。
1896年马可尼在英国进行的14.4公里通讯试验成功，从此世界进入了无线电通信的新时代。 （1876年Bell发明电话，贝尔发明电话的二十年后，人类历史上出现了首次无线电通信）。
现代意义上的移动通信开始于20世纪20年代初期。
如下是二战时期摩托罗拉公司SCR-300军用步话。可见体积非常庞大，需要两人配合才能完成通信。我有机会在美国参观Motorola博物馆见过。
1973年4月的一天，摩托罗拉公司的工程师马丁库帕在纽约街头，掏出一个约有两块砖头那么大的设备，并对它说话，兴奋得手舞足蹈，引得路人纷纷侧目。这就是世界上第一个真正意义上的手机。
手机的发明，标志着1G时代的开始，也标志着移动通信时代的开始。
简单看看中国移动通信发展历程：
1987年：中国电信（模拟制）（大哥大）
1990：中国移动2G（GSM）
1991：中国联通2G（CDMA）
2000：3G（三个运营商三种制式）
2013：4G（全IP）
2017：5G（万物互联网）
从用户的角度来说，1G出现了移动通话，2G普及了移动通话，2.5G实现了移动上网，3G到如今的5G都是实现了更快速率的上网，逐步满足人们对于互联网发展的需求。但真正意义来说，现在是人联网时代和物联网时代的转折点，将来是万物互联的世界。
人类最高的梦想：5W(Who, When, Where, Whom, What）任何人，任何时候，任何地方，同任何人，可以进行任何方式的通信。到如今，移动通信虽然取得了巨大的进步，但这一步还远未实现。
第二部分：本书解读
1.作者简介
曹天元：科普作家，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。现任CCTV新科动漫首席品牌顾问、北京交叉点击文化传媒公司品牌总监。
代表作《上帝掷骰子吗：量子物理史话》从2003年（作者22岁时）开始在网络上连载，出版后大受欢迎，长期处于中国本土科普类书籍畅销排行榜前列，甚至被称为“中国的《时间简史》”。全书以通俗的笔法，描述了量子物理学的发展史。
2.书名解读
骰（tóu）子，亦称色（shǎi）子 ，是古老的赌具。骰子通常用于赌博游戏。
物理学，是科学，强调的是严肃精密，是可以检验，可以把握。而骰子代表投机，不确定性。这个问题是在问上帝在创造这个世界的时候是不是随机的？
波恩于1926年7月，在一次与薛定谔的争论中将骰子带进物理学，引起轩然大波。但28年后，因这一杰出的发现而获得诺贝尔奖。
爱因斯坦说：“无论如何，我都确信，上帝不会掷骰子。”（我们不能误会认为爱因斯坦是量子力学的反对者。爱因斯坦一手建立起来狭义相对论和广义相对论，他提出了光量子、激光、玻色。）
霍金说：“当爱因斯坦说到上帝不掷骰子的时候，他错了。鉴于黑洞给予我们的暗示，上帝不仅掷骰子，而且往往将骰子掷到我们看不见的地方以迷惑我们。“
我们身处的宏观世界看似稳定客观，事实上呢，从微观维度来看，这个世界充满着不确定性，这就是量子力学所讨论的范畴。
3.本书概况
本书风趣幽默，趣味盎然。如果早些年读到这样的书，或许就会学得好点，不至于像现在，都还老师了。看看书中的专业术语及公式，似曾相识燕归来。
《东方早报》书评作者彭蹦称此书“把高深莫测的量子物理产生、发展的故事，用极富文采的语言讲了出来”，“像武侠小说一样精彩”。
中国科普作家协会的张晓磊则称，在作者的笔下，“教科书上不苟言笑、高不可攀的科学家变得嬉笑怒骂、有血有肉，撼动传统物理学基石的颠覆性的发现是那样险象环生又浑然天成。”
获奖情况：
2006年，获“科学时报读书杯科普佳作奖”。
2008年，获第三届“国家图书馆文津图书奖”。
2013年，获第四届“中华优秀出版物奖”。
4. 全书概览
全书十二章，结尾讲述了海森堡与德国原子弹计划的故事的“外一篇”。
横向看：仅看标题，像一部荡气回肠的武侠小说：1.黄金时代-2.乌云-3.火流星-4.白云生处-5.曙光- 6.殊途同归-7.不确定性-8.决战-9.歧途-10.回归经典-11.不等式的判决-12.新探险
纵向看：全书从经典力学到量子力学，从宏观世界到微观世界。内行看门道，专业人士可以拉通了解量子力学的发展史。
外行看热闹：
(1)科学家之间也有矛盾，例如胡克与牛顿，到死都未化解。
(2)爱八卦的人可以看看薛定谔的爱情故事，甚至因为秘密情人带来的灵感才有了最为杰出的贡献。
(3)波尔与爱因斯坦这两位物理学大宗师之间的过招，至今仍是科学争论的经典案例。
(4)量子力学为何称为男孩物理学：1921年，玻尔在丹麦首都哥本哈根建立了理论物理学研究所，吸引了世界各地的青年学者来学习和访问。玻尔不仅仅是伟大科学家，而且呢，是量子力学领域的带头大哥，以他为中心，形成了哥本哈根学派。其中的VIP成员，比如说海森堡、泡利，还有狄拉克啊，在做出重要发现的时候都还不到30岁。量子力学就是由这些大男孩儿搞出来的。
(5)政治对科研的影响，纳粹上台后，大批科学家逃到美国，促成美国科技的崛起。
(6)科学的探索是艰难的，每一步都充满陷阱、荆棘和迷雾。
5. 什么是量子
量子力学已有100多年的历史，直接奠定了原子弹、核技术、光学、半导体工业领域的物理基础，如今又在量子计算、信息加密等现代高科技领域大显身手。
最近一个多世纪以来颁发的诺贝尔物理学奖中，绝大部分都颁给了与量子力学有关的研究。
在宏观世界里，物质由分子、原子组成，原子由质子、中子、电子等粒子组成。
量子(quantum)，来自拉丁语，原意是不可分割，指的是物理量的不连续性，即表征微观粒子运动状态的物理量只能采取某些分离的数值，叫作被“量化”化。
量子不是实物，不是粒子，是一种概念，一种理论。量子，是很小很小的微观世界，人的感官“看不见摸不着”。
在宏观世界中，人们用牛顿的定律描述物体（或粒子）的运动，例如计算地面上发射炮弹的速度，天上卫星轨道，用到的都是牛顿的经典力学。
如果要计算原子中电子的运动规律，光照到物体表面产生什么效应等等，就要用到微观世界的量子力学。量子力学是用到微观世界的物理规律。
当然量子力学可以用到宏观世界，但“杀鸡何须用牛刀”？
6.量子力学的发展史
量子力学的发展大体可以分成三条主线：
（1）光的本质的争论
微粒说：光是由细小的微粒构成
波动说: 光是由于介质的振动产生的波
1924年，法国一位年轻人德布罗伊提出来，应该把光看作波和粒子的混合体，这种性质叫做波粒二象性，这才给关于光的波粒战争画上了句号。
正是因为对光的进一步研究会打开量子力学的大门，带我们走进了微观世界。
我们应该怎么样描述微观世界呢？这就需要对微观粒子构建起一个模型，把原子继续分割它的内部结构，包括原子核与电子。
（2）原子结构模型的建立
在19世纪即将结束的时候，物理学领域突然出现了好几项非常重要的发现。比如1895年伦琴发现了X射线，贝克勒尔发现了天然放射性物质，居里夫人发现了铀，这实际上是原子核内部结构的反应。
来自哥廷根的海森堡从可观测的谱线原子运动出发，建立起来用数据表格进行计算的矩阵力学，从而得出量子化的能级和频率
薛定谔波动方程，是从牛顿以来物理学家都非常熟悉的微积分数学形式。
（3）关于量子状态本质的争论
波恩提出的概率解释
海森堡的不确定性原理
玻尔的互补原理
爱因斯坦和玻尔两位领袖的单挑，著名的量子纠缠概念就来自于这个争论的过程。
多世界理论认为，当我们观测量子叠加态的时候，比如双缝干涉或者是那只可怜的薛定谔的猫，不是波函数发生了坍缩，而是整个世界发生了分裂，光子或者猫选择了其中一个太阳而已，连同我们也成为被分裂世界的一部分，比如我们看到猫还活着，还有另一个跟我们已经无关的世界选择了另一种态啊，在那儿我们看到的猫是死的。这种世界分裂造就了科幻作品当中热门的平行世界概念。
薛定谔让人抓狂的猫
把一只猫关在一个封闭的铁容器里面，并放入少量的放射性物质。这些物质在一小时内有50%的概率发生衰变，还有50%的概率不发生衰变。如果物质发生了衰变，旁边的探测器会探测到，这样会通过一个装置启动一个榔头。榔头会打碎一个装有有毒物质的瓶子。瓶子里的有毒物质扩散到容器里，就会把猫毒死。如果物质没有衰变，那么有毒物质不会扩散，猫就活得好好的。
由于量子系统处于叠加态，因此在人们没有打开盒子看的时候，这些放射性物质处于衰变和没有衰变的叠加态之中，这就使得这只猫处于一种既活又死的叠加态之中。只有打开盒子进行观测，在这一瞬间叠加态会瞬间坍塌成本征态，这只猫就从一个既死又活的状态立刻变为活的或者死的猫。
薛定谔把微观世界的量子效应放大到日常世界，制造一支既死又活的猫来反对和嘲讽哥本哈根解释对观测行为的强调。薛定谔试图用这只具有深刻内涵的毛被戏称为物理学的神兽啊，至今是让物理学家们争论不休。连物理学家霍金都说过，当我听说薛定谔的猫时，我就跑去拿枪的，意思呢，是赶紧结束这只猫的痛苦。
平行世界
1957年，科学家休·艾弗雷特提出了著名的“多世界诠释”。他认为：在进行薛定谔的猫的实验时，箱子里原本就有两个世界。这两个世界在箱子外的情况完全相同，只是一个世界里箱子里有个死猫，而另一个世界里箱子里有一只活猫，只不过这两个世界是纠缠在一起的。当我们打开箱子进行观测时，这两个世界就会发生分离，从此之后各自变为一个新的世界，而且彼此毫无影响。
这种想法多么的神奇！科幻作者们为此欣喜若狂，一大批科幻小说和电影都通过这个理论演绎平行世界的精彩故事，比如：《彗星来的那一夜》: 它的假设是有无数个平行的时空，每个时空中都有自己，过着略微或者完全不同的生活。这部片子其实是在量子力学的多世界诠释是正确的设定下，描写了“多世界”（平行世界）发生相干（coherence）时发生的事。
量子力学的争论与探索还在继续。
波尔说过：如果谁不为量子理论感到困惑，他就没有理解量子理论。
费曼曾经说过：我想我可以有把握地讲，没有人懂量子力学！
4. 量子技术的应用
量子力学几乎统一了物理学，建立了我们对物质世界的基本理解。而且在半导体、激光、核能、发电甚至生物学方面都有应用。这里简单介绍两个应用。
（1）核磁共振
核磁共振成像技术是利用水分子中氢原子核的自旋共振来达到目的的。因为人体内含有丰富的水，不同组织结构中的水含量不同，因此水中氢原子核产生的自旋共振之强度也不同，这些不同的强度信息经过分析便可得到人体组织结构中水分的分布情况，也就相应地向我们提供了关于人体内部结构。
（2）量子计算机
日常用的电脑，传统的数字电路只有0或1两种选择（在电路中则表达为“开”和“关”），再进行传输、运算与存储。正是因为这种0和1的“计算”过程，电脑才被称为“数字计算机”。
量子计算机使用的粒子则能够同时处于多种状态。以光子为例，光除了亮与灭，其本身有着不同的偏振态，这种偏振态可以表示除了0 与 1 之外的多组信息，量子计算机因而能够同时承载更多内容。
普通的计算机单元一次只能处理一个数据单元，称之为1 个比特；量子计算机则可以一次处理 1 个“量子比特”，这不仅是0和1的状态，而是一种叠加态，可以简单认为这是包含了多个数据，从而使处理速度大大提升。
第三部分：生活中常用的物理概念
最后，借这个机会分享在生活中常用的物理概念。
吴军， 博士，毕业于清华大学和约翰霍普金斯大学。 前Google高级资深研究员。 原腾讯副总裁。计算机科学家、畅销书作家。著有《数学之美》 《浪潮之巅》 《文明之光》 《大学之路》《态度》《全球科技通史》《见识》等等。
吴军曾有如下说法：
接下来，我就给大家介绍一下后面两个物理概念“能量”与“熵”。
1.能量
史蒂芬霍金：“有人告诉我说，我的书里每出现一条科学公式，就会导致销售量下降一半。当我再度在书的结尾处放上爱因斯坦的著名公式E=mc² 的时候，我希望不会吓走我一半的潜在读者。”
爱因斯坦在 20 世纪初破解了宇宙的许多基本属性，从而永久地改变了物理学的格局。爱因斯坦的相对论涵盖广义相对论和狭义相对论，仍然是我们关于时间、空间和重力如何运作的最全面模型。
E=mc²，'E' 是能量，'m' 是质量，'c' 是光速的平方。该公式被称为质能等价，因为它描述了质量和能量之间的关系。
从这个公式看，能量不可能有负能量。但因为某些原因，以讹传讹有了负能量之说。
关于这点，想与各位分享心理学的一个ABC理论。
情绪ABC理论是由美国心理学家埃利斯创建的理论，是认为激发事件A（activating event 的第一个英文字母）只是引发情绪和行为后果C（consequence的第一个英文字母）的间接原因，而引起C的直接原因则是个体对激发事件A的认知和评价而产生的信念B（belief的第一个英文字母），即人的消极情绪和行为障碍。
是人，都会出现负面的情绪，这时候，我们无法改变事实，但我们可以改变思维模式，进而影响结果。
在此我无意要纠正大家早已认可的说法，只是想让大家记住：能量本是正的，没有负能量。如果有，都是人为造成的。
2.熵
（1）什么是熵（Entropy）？
最早在1865年由德国物理学家克劳修斯提出，用以度量一个系统“内在的混乱程度”。
（2）什么是熵增定律？
在一个孤立系统里，如果没有外力做功，其总混乱度（即熵）会不断增大。这里面有三个词非常重要：孤立系统、无外力做功、总混乱度（熵）。
（3）为什么熵增定律如此重要？
因为它揭示了宇宙的终极演化规律。从这里你就可以推出，恒星终将熄灭，生命终将消失，宇宙将变成一片死寂。这个状态，也被称为热寂。（熵增定律被称为最让人沮丧的定律。）
这个规律适用于我们所有生命和非生命的演化规律，生命里又包含着个人和群体的演化规律。从定义来说，熵增的条件有两个：封闭系统＋无外力做功。只要打破这两个条件，我们就有可能实现熵减。
《少有人走的路》用熵来解释自律。因为所有事物都在向着无规律，向着无序和混乱发展，如果要变得自律，就得逆着熵增做功，这个过程会非常痛苦。生命本身就是自律的过程，即熵减的过程。
薛定谔说过：人活着就是在对抗熵增定律，生命以负熵为生。
（4）熵——在企业中的应用
企业要想对抗熵增，就必须开放，把那些衰败为熵的东西全部排出系统。
比如腐败的制度、无产出的员工、落后的信息等等；然后吸收新鲜血液，比如先进的理念、新的人才、前沿信息等等。
华为老板任正非说：“我们一定要避免封闭系统。我们一定要建立一个开放的体系，特别是硬件体系更要开放，不开放就是死亡。”任正非老爷子把这个耗散结构作为华为的底层逻辑。
第四部分：结语
当我们仰望浩渺苍穹，面对同一个世界，每个人看到的、表达的方式、表达的内容都不一样。
宗教：都是上帝创造的。上帝说要有光，就有了光。
科学家：科学家会思考光是什么？会思考是地球围着太阳转，还是太阳围着地球转。现代埃隆·马斯克正计划将人类带离地球。
艺术家：开始创造神话故事。比如东方的盘古开天地，女娲补天。
哲学家：灵魂三问（我们是谁，我们从哪里来，我们要向哪里）
杨振宁先生说：“物理做到极致，就会诉诸哲学。哲学做到极致，就会诉诸宗教。”
科学研究，既要挣脱传统观念的窠臼，又要谨防堕入不可知论和唯心主义的陷阱。
科学就是在探索中前进，未知并不可怕。
网传有位老师离职宣言是：“世界这么大，我想去看看。”对于物理学家来说，微观世界也一样奇妙无穷，因此，对于量子世界来说，“世界这么小，我想去看看”。让我们继续期待未来更多让人惊喜的发现。
最后引用威廉·布莱克（William Blake）（1757-1827，英国诗人）的一首诗来结束本次分享。
To see a world in a grain of sand，一沙见世界,
And a heaven in a wild flower.一花窥天堂。
Hold infinity in the palm of your hand,手心握无限，
And eternity in an hour.须臾纳永恒。