《上帝掷骰子吗?量子物理史话:升级版小说》

文学 adminlele 4年前 (2022-05-11) 699次浏览 已收录 0个评论

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《上帝掷骰子吗?量子物理史话:升级版小说》

上帝掷骰子吗?量子物理史话:升级版小说在线阅读》

内容简介

本书回顾量子论从无到有发展的风云录,从18世纪开始,直到21世纪,一批科学巨人开始颠覆传统物理学大厦,为了宇宙的终ji理论而战,大大改变了人类发展的历史。

你会知道:

1.用武侠小说般的语言,清晰勾勒量子物理发展风云录。

2.量子究竟是什么,为什么说量子论是上帝在掷骰子?

3.对双缝干涉实验、薛定谔的猫、量子纠缠、多重宇宙等硬核知识的生动解读。

4.量子物理如何影响世界,量子计算机、量子通信……量子物理未来将有哪些应用。

5.牛顿、普朗克、爱因斯坦、玻尔、海森堡、霍金……科学版的《人类群星闪耀时》,兼具科普、哲学、文学、传奇、探险故事、名人传记等多项功能。

本书特色

1.国内非常畅销的科普神作,豆瓣评分9.2,创科普类图书中强大口碑。

刘慈欣盛赞:”教科书要是能这么有趣就好了!”

百万读者惊呼:原来物理这么燃!

2.扎克伯格关注的科技前沿,全球下一轮新科技革命的引爆点。

美国能源部长佩里:“量子信息科学代表信息时代的下一个前沿”;中国『十三五』战略性新兴产业发展规划,将量子通信列入重点专项规划,成为引领产业转型升级重要指引;全球科技巨头微软、IBM、谷歌,国内BAT竞相布局量子科技,成为兵家必争之地。

3.权wei奖项认证,原创科普扛鼎之作。

荣获“科学时报读书杯zui jia科普创作奖”、“第三届吴大猷科普奖”、“国家图书馆文津图书奖”、“40年中国zui ju影响力的40本科学科普书”多项大奖。

4.打破量子物理的高冷面具,关于量子物理,没有人写得比他更通俗、更有趣。

再现量子物理一路的荆棘与荣光,展现科学激动人心的魅力,这部量子物理史,足以唤起你对世界的全部好奇!

5.升级版全面焕新:

内文重新修订,增加新近科学进展,作者特为新版作序。

与Sheldon科学漫画工作室合作,图文打造生动有趣的阅读体验。

超过100张漫画、科学示意图、珍稀高清照片,无限拉近你与量子物理的距离。

双色印刷,版式大气,知识与审美的双重享受。

本书评价

教科书要是能这么有趣就好了!生动的比喻,丰富的八卦,让艰涩的量子力学显得平易近人,堪称学生上课时ZUI想偷看的物理小说!

——刘慈欣

量子论的故事本来就跌宕起伏、激动人心,这位身世神秘的中国作家将这段故事演绎的高潮迭起、引人入胜,希望了解量子力学的普通读者请读此书。

——吴国盛(清华大学人文学院教授、科学史系主任)

生动有趣的量子物理学简史。作者既不是学物理的,也不是专业作家,但写出了国内zui hao的量子物理学通俗读物。

——徐来(少年得到科学总编辑,科普作家)

科学英雄史诗、量子物理学版本的《人类群星闪耀时》。必须说真实的科学探索没有那么浪漫写意,科学家的生活可能还挺苦逼。但是作为普通人,这些彻底颠覆我们世界观的人仍然是毫无疑问的英雄。

——王立铭(浙江大学教授、生物学家)

曹天元兼具科学素质和文学修养。

——王渝生(中国科技馆研究员、北京市科协副主席)

量子世界像骰子一样难以预测,迄今还没有谁敢说真正理解了它,任何科学探险都不如量子之旅惊险和神奇。

——董光璧(中国科学院自然科学史研究所研究员)

《上帝掷骰子吗?》是一本罕见的、精彩的、由非科学家谈论科学的作品。它表明:科学不是科学家的禁脔,科学对于公众来说,经过努力也是可以亲近的。

——江晓原(上海交通大学教授、科学史系主任、人文学院院长)

曹天元这部很特别的量子物理学史话,可谓献给国际物理年不可多得的礼物。它比起各地许多纪念性的仪式化(或者叫巫术式)的表演,要实在得多。我相信,相当多的理工科大学生读了此书后,会加深对量子力学以及整个自然科学的理解。从这个意义上说,此书功德无量。

——刘华杰(北京大学哲学系教授)

我始终觉得,要面向公众真正地“普及”量子力学,让公众真的搞“懂”量子力学,那几乎是不可能的事,在这种意义上,量子力学是不可普及,不可言说的……从我阅读此书的感觉来说,我相信它肯定能吸引许多对量子物理有兴趣的读者的。

——刘兵(清华大学人文社会科学学院教授)

原文在线试读

我们的故事要从1887年的德国小城——卡尔斯鲁厄(Karlsruhe)讲起。美丽的莱茵河从阿尔卑斯山区缓缓流下,在山谷中辗转向北,把南方温暖湿润的风带到这片土地上。它本应是法、德两国之间的一段天然边界,但16年前,雄才大略的俾斯麦通过一场漂亮的战争击败了拿破仑三世,攫取了河对岸的阿尔萨斯和洛林,也留下了法国人的眼泪和我们课本中震撼人心的《最后一课》的故事。和阿尔萨斯隔河相望的是巴登邦,神秘的黑森林从这里延展开去,孕育着德国古老的传说和格林兄弟那奇妙的灵感。卡尔斯鲁厄就安静地躺在森林与大河之间,无数辐射状的道路如蛛网般收聚,指向市中心那座著名的18世纪的宫殿。这是一座安静祥和的城市,据说,它的名字本身就是由城市的建造者卡尔(Karl)和“安静”(Ruhe)一词所组成。对于科学家来说,这里实在是一个远离尘世喧嚣,可以安心做研究的好地方。

现在,海因里希.鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz)就站在卡尔斯鲁厄大学的一间实验室里,专心致志地摆弄他的仪器。那时候,赫兹刚刚30岁,新婚燕尔,也许不会想到他将在科学史上成为和他的老师亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz)一样鼎鼎有名的人物,不会想到他将和汽车大王卡尔·本茨(Karl Benz)一起成为这个小城的骄傲。现在他的心思,只是完完全全地倾注在他的那套装置上。

赫兹给他的装置拍了照片,不过在19世纪80年代,照相的网目铜版印刷技术还刚刚发明不久,尚未普及,以致连最好的科学杂志如《物理学纪事》(Annalen der physik)都没能把它们印在论文里面。但是我们今天已经知道,赫兹的装置是很简单的:它的主要部分是一个电火花发生器,有两个大铜球作为电容,并通过铜棒连接到两个相隔很近的小铜球上。导线从两个小球上伸展出去,缠绕在一个大感应线圈的两端,然后又连接到一个梅丁格电池上,将这套古怪的装置连成了一个整体。

赫兹全神贯注地注视着那两个几乎紧挨在一起的小铜球,然后合上了电路开关。顿时,电的魔力开始在这个简单的系统里展现出来:无形的电流穿过装置里的感应线圈,开始对铜球电容进行充电。赫兹;令冷地注视着他的装置,在心里面想象着电容两端电压不断上升的情形。在电学的领域攻读了那么久,赫兹对自己的知识是有充分信心的。他知道,当电压上升到2万伏左右,两个小球之间的空气就会被击穿,电荷就可以从中穿过,往来于两个大铜球之间,从而形成一个高频的振荡回路(LC回路)。但是,他现在想要观察的不是这个。

果然,过了一会儿,随着细微的“啪”的一声,一束美丽的蓝色电花爆开在两个铜球之间,整个系统形成了一个完整的回路,细小的电流束在空气中不停地扭动,绽放出幽幽的荧光来。火花稍纵即逝,因为每一次的振荡都伴随着少许能量的损失,使得电容两端的电压很快又降到击穿值以下。于是这个怪物养精蓄锐,继续充电,直到再次恢复饱满的精力,开始另一场火花表演为止。

赫兹更加紧张了。他跑到窗口,将所有的窗帘都拉上,同时又关掉了实验室的灯,让自己处在一片黑暗之中。这样一来,那些火花就显得格外醒目而刺眼。赫兹揉了揉眼睛,让它们更为习惯于黑暗的环境。他盯着那串间歇的电火花,还有电火花旁边的空气,心里面想象了一幅又一幅的图景。他不是要看这个装置如何产生火花短路,他这个实验的目的,是为了求证那虚无缥缈的“电磁波”的存在。那是一种什么样的东西啊,它看不见,摸不着,到那时为止谁也没有见过、验证过它的存在。可是,赫兹对此是坚信不疑的,因为它是麦克斯韦(Maxwell)理论的一个预言,而麦克斯韦理论……哦,它在数学上简直完美得像一个奇迹!仿佛是上帝之手写下的一首诗歌。这样的理论,很难想象它是错误的。赫兹吸了一口气,又笑了:不管理论怎样无懈可击,它毕竟还是要通过实验来验证的呀。他站在那里看了一会儿,在心里面又推想了几遍,终于确定自己的实验无误:如果麦克斯韦是对的话,那么每当发生器火花放电的时候,在两个铜球之间就应该产生一个振荡的电场,同时引发一个向外传播的电磁波。赫兹转过头去,在不远处,放着两个开口的长方形铜环,在接口处也各镶了一个小铜球,那是电磁波的接收器。如果麦克斯韦的电磁波真的存在的话,那么它就会飞越空间,到达接收器,在那里感生一个振荡的电动势,从而在接收器的开口处也同样激发出电火花来。

上帝掷骰子吗?:量子物理史话读后感

一直对量子理论很感兴趣,最近读了这方面的科普读物——《上帝掷骰子吗?》。

这本书的作者是曹天元,微信读书上阅读人数破万,评分高达9.0。

这两天连着读完,发现确实是一本很不错的书。故事性非常强,读起来津津有味。

下面我说说书中的一条主线:光的“波动说”和“微粒说”的争论。

1

17世纪胡克、惠更斯认为光是一种波动,而同时期的牛顿则支持微粒说。

牛顿开创了近代经典物理学,以他的天才及无与伦比的影响力,他所支持的微粒说自然而然的为人们所接受。

第一次波粒战争,微粒说胜。

微粒说从此引领了人们长达一个世纪,直到19世纪初托马斯·杨的出现。

杨氏双缝干涉实验,简单而又明白的证明了光是一种波。

微粒说无法解释干涉条纹,无法说明两道光叠加在一起反而会造成黑暗。

而使用波动说则可以轻而易举的解释,并且根据波动理论计算的明暗条纹距离与实验完全吻合。

第二次波粒战争,波动说胜。

2

1888年,赫兹实验证明了麦克斯韦电磁理论的正确性,揭示了光是一种电磁波,再次为波动说添加了一大铁证。微粒说此时已销声匿迹。

19世纪末,经典物理已达到巅峰,一切物理现象几乎都可以从理论框架中找到解释。致使物理学家相信世界的基本原理已经全部被发现,剩下的只是做一些细节上的修正和补充。

然而在这黄金时代的天空中,隐约可见两朵小小的乌云。

一朵乌云是迈克尔逊-莫雷实验。实验结果否定了经典物理学中的基础假设——“以太”的存在。

另一朵是黑体辐射研究中的困境。从粒子的角度出发去推导,可以得到适用于短波的维恩公式。如果从经典的电磁波的角度去推导,就得到适用于长波的瑞利—金斯公式。

第一朵乌云,最终导致了相对论革命的爆发。

第二朵乌云,最终导致了量子论革命的爆发。

1900年,普朗克创黑体辐射公式,成功解决了黑体辐射问题。

然而这个要使得这个公式成立,必须做出一个在经典物理学中从来没人想过的惊人假设:必须假定,能量在发射和吸收的时候,不是连续不断,而是分成一份一份的。

这个假设意味着能量不能是无限连续的,能量必须有一个最小单元,普朗克把它命名为“量子”。量子由此诞生,从此打开了物理学的潘多拉魔盒。

3

爱因斯坦使用光量子概念成功解释光电效应。康普顿效应直接证明了光的粒子性。

微粒说卷土重来,开启第三次波粒战争。

1911年,卢瑟福提出含核原模型。但是根据麦克斯韦理论,卢瑟福的原子模型不可能存在超过1秒钟。

1913年,玻尔引入电子跃迁概念成功解释原子模型。微粒说前进一步。

德布罗意预言电子是一个波,1927年,戴维逊和汤姆逊成功验证电子是一个波。波动说前进一步。

这两个派别似乎谁也无法完全说服谁。

海森堡以矩阵形式建立力学。微粒说又前进一步。

薛定谔以波动方程建立力学。波动说也前进一步。

两个学派争论的不可开交,最后惊讶的发现“矩阵力学”和“波动力学”在数学上是完全等价的。

殊途同归。

粒子既是粒子,也是波,粒子和波,两者不可分割。

波粒战争以“波粒二象性”戏剧收尾。

4

题外话:没读这本书之前,以为“骰子”念做shǎi zi,后来查了下百度,才知道正确的读音应该是tóu zi 。

书中除了我前面所提到的波粒战争之外,还有许多有趣的故事和发展成果。比如爱因斯坦和玻尔关于量子论的辩论,贝尔不等式的判决,多宇宙,系综和退相干历史等等。

如果你也对量子理论感兴趣的话,不妨一读。

如果谁不为量子论而感到困惑,那他就是没有理解量子论。——玻尔(量子论的奠基人之一)

上帝掷骰子吗?:量子物理史话:升级版作者80年代出生于上海,毕业于复旦大学和香港大学。由于本行通信工程前沿涉及量子物理,遂对该领域稍有钻研。作者兴趣广博,尤好历史和自然科学,除科普之外,也长期从事金融投资和媒体工作。

下载地址:

sdztzm.pdf: https://t00y.com/f/560517-575970418-0dc66d?p=311929 (访问密码:311929)


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