量子力學史話

量子力學史話

量子力學以一種非常奇妙的觀點來解釋這個世界。這是一本優秀的科普讀物。它的文筆非常優美,哪怕是一些很艱深的概念,仍然以一種異常深入淺出的手段解釋的清清楚楚,所以讀懂它只需要有高中程度的數學和物理基礎就可以了。書中有很多故事,娓娓動人的講述了量子力學上很多奇思妙想,比如π介子的發現、交換力的發現、宇稱不守恆的實驗設計等等。

基本信息

書籍信息

量子力學史話量子力學史話

作者:В.И.瑞德尼克

譯者:黃宏荃/彭灝

出版社:科學出版社

出版年:1979

頁數:299

定價:0.78

裝幀:19mm

統一書號:13031-1064

內容簡介

量子力學史話量子力學史話

本書以史話的形式,通俗、生動的語言敘述了量子力學的起源和發展。它闡述了許多重要概念,如波粒二象性,測不準原理,愛因斯坦的時空觀念,宇稱守恆等。還闡明了這個新理論是怎樣揭露原子、分子、晶體,以及原子核的構造秘密的。

本書是根據英譯本翻譯的,可供青年學生、教師及科技人員參考。

簡述

關於量子力學

一切現代電子器材的基石,就是量子力學;沒有了電子器材,沒有了計算機,我們還得停留在親筆擬稿、手動查文、飛鴿傳書通知開會的年代,想一想就讓人兩眼發黑……而本文能夠以這種方式(計算機列印)來呈現,也是要靠量子力學(一般的打字機或是活字印刷倒是不用量子力學,不過效率還是差一點)。

奧卡姆剃刀原理

海森堡用矩陣表示離散的電子狀態,然後通過數學推導出電子狀態的表達式,於是矩陣力學誕生了。可是,矩陣的使用,也帶來了一個怪胎:p×q≠q×p,其中,p是動量,q是位置,換句話說,先測量動量,後測量位置和先測量位置,後測量動量獲得的結果是不一樣的。更進一步推導,就是說,動量和位置是不可能同時精確測量到的,一方越精確,另一方的誤差就越大。這就是不確定性原理,量子力學的基石之一,也是對傳統物理最顛復性的理論之一。

微觀上的一個物理原理

思路如果就此打住,這個原理與我們的日常生活也就沒什麼關係,畢竟也只是微觀上的一個物理原理而已。可是,人的大腦是最不安分的一個東西,不往下想是不可能的。於是,把該原理濃縮到哲學上,就可以得到如下結論:①一切實際的理論、一切的存在都是由我們能夠測量到的量來決定的,而不是相反;②測量不到的就是不存在的。

哲學思想

《史話》中引用了卡爾·薩根的噴火龍來說明這個哲學思想。這個科普大牛跟別人說:“我的車庫裡有一條會噴火的龍,這條龍漂浮在空中,你看不到它、摸不到它、聞不到它…總之你就是感覺不到它。”“那它跟不存在有什麼區別呢?”別人問。“嗯,我想說的就是這個意思。”這也就是大名鼎鼎的奧卡姆剃刀原理:當兩種說法都能解釋相同的事實時,應該相信假設少的那個。“車庫裡有條龍,但感覺不到它的存在”和“車庫裡的龍根本不存在”是等價的,“精確的動量和位置是同時存在的,但是我們測量不到”和“同時精確的動量和位置是不存在的”也是等價的。既然已經上升到哲學高度了,循慣例還是要發散一下。既然對一切實際的理論都適用,物理學如是,經濟學亦如是。現實決定理論,而不是理論決定現實。經濟學的理論繁多,大多說就天下無敵,做就有心無力,孰是孰非,上面的思路還是可以借鑑一下的。嗯,思路先發散到這。

關於意識和互補原理

如果說不確定性原理是顛復性的,那么互補原理就是翻天復地的,甚至愛因斯坦都站在了它的對立面。其實,互補原理我們都很熟悉,國中物理都學過,就是大名鼎鼎的“波粒二象性”,只是限於考試任務的繁重和物理老師的懶惰,我們大多數人都是匆匆一句背過,沒往下深究。可是世界上還有許多沒有考試任務而且比物理老師更一根筋的人,比如愛因斯坦,於是就有了深究,有了質疑,有了對立,有了“上帝不擲骰子”。其實,最初,波粒二象性是作為波動論和粒子論的和事佬的形象出現的,可是最後,卻掀起了翻天復地的變革和爭論,直到今天,也沒有一個合理解釋能夠得到超過50%的認同率。

哥本哈根學派的解釋

作為互補原理的提出者,量子力學之父玻爾,給出了哥本哈根學派的解釋:“任何物質都具有波和粒子兩種性質,它呈現哪種性質,取決於用何種方式測量”。一個電子,在不觀測它的時候,它是一縷發散的波,我們一旦觀測它,它瞬間變成了一個實實在在的粒子。

測量決定了物質呈現的性質

這裡就有個問題,測量決定了物質呈現的性質,那么,測量是什麼?在剔除了測量過程中一切物質要素以後,我們可以發現,測量的終點,到達了我們的意識。換句話說,一直游離於物理世界之外的意識,在微觀世界起到了決定性的作用。哲學上的概念參與到了物理現象中來。

這是值得深究一下的

但凡在中國上過中學政治課的人,無論上課時如何在太虛幻境中鬼混,總會對這么一句話有很深的印象:“物質決定意識,意識對物質有反作用”。量子力學的哥本哈根解釋,是否就是意識對物質反作用的一種體現呢?抑或是唯心主義腐朽思想的體現呢?這是值得深究一下的,如果有時間的話。

波粒二象性是可觀測的確定事實

但哥本哈根解釋終究只是一種解釋,而非公論,更非定理,尤其是它引入了一個怪物--意識,打破了物理上的純粹美;雖然這是教父級人物玻爾提出來的理論,但是,物理學上自古就有不畏權威的傳統,當心目中的美感被打破,這些物理學家們什麼都幹得出來!於是,多世界解釋、退相干歷史解釋等等不同於哥本哈根解釋但更為複雜而詭異的理論紛紛出爐。如果有時間,不妨讀一讀這本書,隨著這些異想天開,或者說是聳人聽聞的解釋來一次“愉悅”的思維旅程。

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