量子世界•天才身畔——读《上帝掷骰子吗?量子力学史话》有 上帝掷骰子

第一遍读这本书,在上学期物理考之前,它对我来说是一个惊喜,惊喜在于发现公式中的物理学家一如生动的形象,跃于纸上。重拾曹天元《上帝掷骰子吗?——量子力学史话》,我发现不只只是名字和事迹本身,量子力学发展的本身就极具传奇色彩,努力去体会那些天才的争论和量子力学体系磕磕碰碰的成长,就会被深深地震撼。

上帝掷骰子吗?源于这个世纪伟大的辩论——波尔-爱因斯坦之争。作者写这本书的时候正值国际物理年,离爱因斯坦发现相对论已经过去了整整一百年。

量子学更似一个传奇的故事:从牛顿的黄金时代一路走来,面对当时物理学界大一统的乐观情绪,仍有无法忽略“在物理学阳光灿烂的天空中飘浮着的两朵小乌云”,但谁也没有料到昔日震撼人心的壮丽,只是斜阳投射在庞大帝国土地上最后的余晖。当初,赫兹电磁波的实验埋下了幽灵的种子,老派的科学家普朗克被安排了一个众叛亲离的角色,将魔鬼从封印的瓶子里放了出来……跟随着《史话》,当你还在震撼量子力学的乱花迷眼时,突然山穷水尽,转眼间又柳暗花明,还未来得及一览美景,瞬间便大起大落……而它前进的每一步,带来的是更深层次的困惑,电子究竟是什么?然而每一次前进,即使是兜转,也不是倒退,因为它的每一次前进,都将带来最革命的思潮,以至于到最后,直接颠覆的物理学家的世界观及哲学观。

毫无疑问,量子力学的光辉是整整一代的物理精英共同促成的,它的身上并没有天才的光辉,它的发展者的名单很长:普朗克,爱因斯坦,波尔,德布罗意,薛定谔,波恩,海森堡,波色,泡利,狄拉克……然而量子力学的诞生伴随着强烈的阵痛,使它不得不在与自己的创建者的斗争中成长起来,科学的巨人们--参与了推动了它的工作,又因为它过于惊世骇俗,而站在了保守的一面。

那么,就跟随曹天元的脚步,让他带领我们沿着量子论当年走过的道路展开这次冒险,与20世纪最伟大的物理天才们同行,去亲身体验他们当年曾经历过的那些困惑、激动、恐惧、狂喜和震惊。

(内容再述)

将本书大概梳理了一遍,被量子学描述的世界吸引,然而促使我将这本书读上三遍的原因,并不是我对量子学有很深的兴趣,有一部分原因是因为无法容忍物理课上老师对量子力学浅薄,蹩脚的解释,无法忍受我所认知量子力学的光怪陆驳与书本上一贯经典理论的叙述,也无法忍受在量子概念诞生超过一百年之后,它的一些基本思想仍然不被知道。

在本书上收获最多的是,仿佛站在那些天才科学家的身侧,领悟他们的精神,了解他们的困惑。于我而言,量子力学的发展更像是一个颠覆物理学家世界观的史诗,将他们及我们对世界最本质的认识进行颠覆。经典物理下的科学家,有一种对于科学追求的最崇高目标,物质内在的规律因当独立于人和物质世界存在,不受外部世界的影响,于他们而言,在科学的世界里并不需要上帝。而海森堡、波恩和约尔当量子力学的矩阵解释时,是基于物理学这样的信仰:物理学学应当有一个坚固的基础,它只能够从一些直接可以被实验观察和体验的东西出发,一个物理学家应当始终坚持严格的经验主义,而不是想象一些图像来作为理论的基础。他们由此指出了波尔理论的缺陷。是的,海森堡他们将不可观测的泥沙剔除出去,注入混凝土坚实的基础。那么,薛定谔则是从图像化的概念出发,力争回归经典物理学的本来面貌。简洁,明晰,优美,直观性,连续性,图像化,同样是爱因斯坦对物理学的追求。然而波恩将概率带入量子力学,这对物理学家是绝对不能够接受呢。是的,科学家知道过去;是的,科学家明白现在;是的科学家了解未来,只要掌握了定律,只要搜集足够多的情报,只要能够处理足够大的运算量,科学家就能如同上帝一般无所不知。

基于对严格决定论的信仰,深受古典哲学的熏陶,爱因斯坦不能接受海森堡的不确定性,不能接受波尔的互补原理,不能接受波恩的概率解释。他深信柏拉图式的“真实”。而量子力学却告诉他,讨论哪个是“真实”是毫无意义的。我们唯一能说的,是在某种观察方式确定的前提下,它呈现出什么样子来。

量子力学使我们胆战心惊,汗不敢出,它的革命波及我们世界观的根本改革,以及我们对于世界的认识方法。倘若利用“奥卡姆剃刀原理”,观察不到的“实在世界”全部是子虚乌有的,至少是无意义的。这便将“这个世界究竟是什么”和“我们在最大程度上能够探测到这个世界时什么”等价。量子学的三大核心理论摧毁了经典世界的(严格)因果论,又捣毁了世界的(绝对)客观性。

不得不说,量子力学的破坏力是毁灭性的,它所到之处,残砖断瓦,尽管难以接受,可是又不得不接受。但是当一个文化衰落之时,曾经为此文化所感之人必感到强烈的痛苦,为昔日黄金时代的黯淡远去,为雨后春笋般兴起的新思潮。埃伦费斯特为物理现状的自杀,爱因斯坦难道没有他那样难以名状的巨大忧伤,尽管所有人都义无反顾地说他站错了地方,爱因斯坦仍远远地,孤独地站在鸿沟一处,继续选择战斗,不放弃内心那个坚强的信仰,那个对于坚固的因果关系,对于一个宇宙和谐秩序的痴痴信仰。

量子世界•天才身畔——读《上帝掷骰子吗?量子力学史话》有 上帝掷骰子

读这本书,我还会为波尔在物理课本上不公平的待遇怨念,翻开物理课本,会发现它关于量子力学的介绍其实是“早期量子论和量子力学基础”,从初中学到现在,她依然重复的是波尔早期的模型,他不完善的氢原子理论。让人误以为波尔只是昙花一现的物理学家,他的物理学上的成就仅限于此,而事实上,波尔先生并没有因为旧量子论的垮台而退出物理舞台,相反,他的精彩故事才开始。他一直在物理的第一战线上奋斗,直到逝世为止,比爱因斯坦长久。而且,波尔以其自身的人格魅力吸引了世界各地才华横溢的年轻人,并把波尔实验室变成了全欧洲的一个学术中心,也就是后人称道的“哥本哈根学派”。哥本哈根对量子学的发展起着举足轻重的作用。

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不知道用一种什么样的心情来终究这个书评,我的感觉是一本史书在我面前缓缓合上,心里多了些无法名状的厚重感。那么,就姑且这样吧。神奇的量子力学,神秘的曹天元。

  

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