上帝掷骰子吗-量子物理史话 – 读后感

最近终于读完了这本书。它作为了解量子物理的发展史及科普非常合适。没想到这本书竟然在我的kindle里沉睡了两年之久。

什么是光的本质,是一种波还是由粒子组成?从赫兹发现电磁波开始,波动说与微粒说竟经历了三次波粒战争,光的干涉实验说明光像波一样,具有波的特质,光电效应却证实了当光照射在金属上时使金属上的电子溢出,光具有粒子性。这样的争论一直持续到我们所学习的大一统,光的波-粒二相性。也就是它可以展现出粒子的一面,也可以展现波的一面。但它到底是波还是粒子?哪个是真实的?

“我们的结论是,讨论哪个是“真实”毫无意义。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。”

物理本为描述客观世界的一种工具,但却与我们的意识,观测手段相联系,却让人有些意外。来看看波尔互补原理:

“波和粒子在同一时刻是互斥的,但它们却在一个更高的层次上统一在一起,作为电子的两面被纳入一个整体概念中。” 这就是波尔的互补原理,“他强调了观测的重要性。现在的主体和客体世界必须被理解成一个不可分割的整体,没有一个孤立的存在于客观世界的事物,事实上一个纯粹的客观世界是没有的,任何事物都只有结合一个特定的观测手段才谈得上具体的意义。对象所表现出的形态,很大程度上取决于我们观测的方法,对于同一个对象,这些表现形态可能是互相排斥的,但必须被同时用于这个对象的描述中,这就是互补原理。”

这就是说我们的客观世界本身是多种形态的,只有当我们通过不同的观测手段才表现出了相同或不同形态,那即是说每一个人的观测结果可能都是不一样的,就像光的波动性和粒子性一样。还有一个有趣的例子是水与冰的故事,冰只是水的不同形态,在不同的条件下确实会有不同的结果。好吧,貌似是这样,但依然有点什么地方感觉不对。

“波尔的互补原理连同波恩的概率解释,海森堡的不确定性,三者共同构成了量子论“哥本哈根解释”的核心,至今仍然深刻地影响着我们对于整个宇宙的终极认识。”

那我们再来看看波恩的概率解释和海森堡的不确定性原理:

波恩的概率大体上是说我们不能预言粒子的准确位置,只能给出粒子出现的概率分布。“即使从理论上来说,我们也不能准确的预测大自然”。这就是上帝的骰子吗?量子世界的本质是“随机性”。

不确定性原理是说我们没有办法同一时刻知道粒子的速度与位置,因为我们的观测手段会影响实际的物体。这也就是说它限制了我们对微观事物认识的极限,这个极限就是具有物理意义的一切。

以上的哥本哈根解释让人印象深刻,直接的让我改变了对微观世界的认知。有一种身处虚幻的感觉,看到的物体,事物,所有的一切都是模糊的。当我们去观测某一现象时,由于观测者的出现反而对物体本身产生了影响使得物质随机的出现了某一状态,如光的不同实验而产生了不同性质的结果,这本身就让人匪夷所思。而详细的去看每一种理论却又感觉很有道理,发人深思。可能这就是宏观与微观的区别,宏观上是这么的具体,微观上却只能用骰子来决定,还有最可怜的是那只薛定谔的猫。

同样每一种理论被提出,对我们的思维都是一种冲击,很新颖像是一场奇幻的旅行。如多宇宙解释,我们的世界不停的分裂成为不同的世界,真的是这样吗?更有隐变量理论,系综解释,退相干历史等扩大我的视野,让我看到原来我们所处的世界可以如此的丰富,虽然后面的弦理论看的有点懵,但并不影响物理世界的壮美。同时也让我更加的感叹“上帝的创造是多么的奇妙而伟大”。

整本书的讲述还是很震撼的,将我印象中枯燥的物理公式及物理实验描述的井井有条,随着故事,争论的不断发展,发现物理世界也是这么惊心动魄。尤其贯穿着的一些相关的历史故事,确实改变了我们传统的看法,还原历史真相,最后海森堡和德国原子弹计划的描述也十分精彩,给人的印象深刻。如果对物理有兴趣,这本书确实不错。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注