讀書筆記《上帝擲骰子嗎》
最近花了一個月的時間，才把這本講量子物理史讀完。
（啊我終於開始主動找書看且看完了，且不是言情小說，我媽知道了的話一定欣慰的老淚縱橫！）
讀這本書的初衷是一直以來對量子物理很感興趣。
我對於微觀世界的物理理論了解不多，而貌似近幾十年和量子物理相關的粒子物理學，宇宙物理學發展迅速。
不知道現在的大學對於物理會深入到什麼程度。
印象中我上學時物理課所教的大部分還是經典物理學，對於量子物理並沒有涉及多少內容，甚至連相對論都只是一言帶過，只有在科普延伸閱讀裡面才會提到一些理論模型或者假設。
雖說感興趣，但不太可能真的一頭扎進去學起來，看看紀錄片科學史還可以。
於是買來這本書看。
一、先做一下內容概述（可能概述的有些詳細了，筆記么，怕自己看過就忘了）：
這本書從西方人對光的研究開始，闡述了光的本性之爭。光是屬於粒子還是波，歷史上科學家們一直爭論不休。
以牛頓為代表的經典物理體系認為，光是一種粒子。
後來托馬斯楊發現了光的雙縫干涉，麥克斯韋和赫茲證明光是一種電磁波，試圖蓋棺定論。
20世紀初，科學家們普遍認為物理學體系已經非常完整沒什麼好研究的了，普朗克在研究輻射和物質能量時偶爾發現了一個普適公式，既符合波動，又符合運動粒子，為自圓其說提出了能量的量子假設。
而各地實驗室研究電子時發現的光電效應現象又和經典的麥克斯韋電磁理論格格不入。
到底他們是粒子還是波，使得本已「沒什麼好研究」的物理學又變得有意思起來。
年輕的愛因斯坦在普朗克的假設上獲得啟發，提出光量子理論，用來解釋無法用電磁理論說通的光電效應，並因此獲得諾貝爾獎。
有意思的是，雖然愛因斯坦推動了量子的發展，他本人在學術研究的後半程一直在和量子理論較量。
緊接著，玻爾在研究原子結構過程中，基於盧瑟福的原子有核模型，引入量子化條件，提出電子躍遷，進一步推動了量子理論在微觀世界的影響。
然而電子為何會躍遷，什麼條件下發生躍遷，玻爾的氫原子理論並不能解釋。
為解決這個問題，德布羅意藉助相對論，發現電子在前進時，總伴隨著一個波。
於是這個德布羅意波，又把電子的性質拉回到是粒子還是波的討論中。
基於德布羅意假設，戴維遜和湯姆遜各自在實驗中得到了電子的衍射圖案，證明電子是波，分享了諾貝爾獎。有趣的是，而這個湯姆遜，他的爸比此前因為發現電子這一粒子而獲得諾貝爾獎。
接著迎來了大名鼎鼎的薛定諤。
也是基於德布羅意的相對論波假設，他推導出了相對論性波動方程。這個方程後來成為量子力學的基本方程，用以描述微觀粒子的狀態隨時間變化的規律。
同樣試圖描述微觀粒子的海森堡，在自己的矩陣方程上提出了不準確原理，即準確測量粒子的位置會攪擾其動量，反之亦然。
在和玻爾的討論中，他們意識到這個原理是建立在波和粒子的雙重基礎上，結合玻爾後來提出的互補原理和此前波恩的概率解釋，著名的量子世界「波粒二象性」被提出。
波動說和微粒說就此統一。
延伸這個理論，只要發生觀測，波函數的一端就會坍縮，粒子隨機落點，體現粒子性。不觀測的時候就是所有相關位置的疊加態，隨著時間變化符合波函數的概率波。
這樣一個又是不準，又是隨機的理論，是經典物理學的擁護者，愛因斯坦，所無法接受的。
在和玻爾的爭論中，他多次說了這句話：「上帝是不擲骰子的」。
不認同的還有薛定諤，於是就有了那隻著名的「薛定諤的貓」。
為了解釋這個詭異的疊加態和觀測坍縮，研究量子論的科學家們腦洞大開。
比如現在的多世界解釋（MWI）就源自這顆小小的電子。
就是很多科幻小說喜聞樂見的平行宇宙。
但據MWI的創始人自己的解釋，這樣的一個模型只是為了便於解釋微觀世界的疊加態，不適用於宏觀世界。
由此升級了加強版，「退相干」解釋，可以讓量子的疊加態在宏觀層面上瓦解，算是自圓其說。
還有一種影響力較大的假設，隱變數理論，差一點就撼動了量子理論。
它為粒子加了「量子勢」，使得粒子有了感知周邊環境的能力，以此來解釋觀測坍縮，拋棄疊加態，回歸經典物理。
它重拾了愛因斯坦與玻爾爭論時提出的電子自旋假設，推出了「貝爾不等式」。
隨著科技的進步，各地實驗室實現了貝爾不等式的實驗，徹底推翻了隱變數理論和愛因斯坦對於微觀世界的經典物理設想，坐實了量子論。
量子論橫掃物理學的各個領域，隨著對微觀世界研究的深入，理論研究和技術應用影響社會的方方面面。
比如，實在一點的，半導體，激光技術，超導等等。
比較熱門的，量子演算法，可以挑戰當前的圖靈機，可以大幅提高計算效率等。
然而它還是未能與相對論協調。
相對論的世界是引力作用，量子論的作用力是粒子交換，大家相互無法統一。
於是產生了很多量子引力的假設，其中名氣最大的是超弦理論。
超弦理論認為各種粒子都是弦，以不同方式振動時對應不同粒子。然而支撐該理論需要10維時空才能自圓其說。
二、再來談談看書過程中的感想。
1、西方的科學研究體系
西方研究科學技術可以追溯到公元前的歐幾里得，亞里士多德的時代。
西方人樂於觀測這個世界，試圖找到世界運轉的規律。
我對歐洲歷史了解不多。
但在看書過程中談到牛頓時代，貌似西方人想要獲得皇權認可，要加官進爵，搞科學研究，獲得學術聲譽是一個途徑。
所以歐洲的名校歷史悠久，通過數學運算理論，設計試驗驗證，發表論文接受審查答辯，早幾百年前人家就這樣了，一直到現在。
那麼歐洲人在搞科學研究的時候，中國人在幹什麼？
元明清，好像社會主流是搞政治。
所以歐洲的這些工業國家，他們幹活的邏輯是刻在骨子裡的。
談技術，雖然現在國人搞實業興興向榮，但很多關鍵技術都掌握在西方人手裡，這是現實。
人家比我們先進，不僅僅是人家發展的早。
記得前段時間主流媒體「厲害了我的國」專題片，描述某造潛艇的技術骨幹水平之高，靠聽敲打材料外殼的聲音就判斷材料是否有夾雜缺焊之類（大致如此，細節不記得了）。在我看來匪夷所思。
為何不用設備檢測要靠人的聽覺經驗來判斷，且以此為榮沾沾自喜。
國人談工業技術的邏輯依然停留在農業生產階段。
這是硬傷。
2、哲學之於科學
小時候學習，說哲學其他所有科學研究的基礎。
理解不了。
只知道背書應付考試。
長大了些，了解到你擁有什麼樣的世界觀，你認為世界是什麼樣的，決定了做事的方式和方向。
就比如愛因斯坦，雖然他自己推翻了牛頓的經典物理創立了相對論，在他的世界裡，世界的本源是規律的，一切都有自然法則在控制。他無法接受世界是隨機的，這會讓他三觀盡毀。
於是他的後半生都與量子世界格格不入，量子論在各領域的快速發展讓他痛苦迷失。
學生時代政治課本里的唯物與唯心，似乎我們都被要求接受唯物主義。唯心裡的形而上學是不對的。
量子史也曾經出現過意識決定物質的時刻，即觀測成為現實。將意識扯到物質中來，「我思故我在」。
意識到底是什麼，是否是獨立於物質的存在，當前並沒有標準的解釋。
參照所謂多世界解釋的模型，我也不妨大膽設想，每個有意識的生物體，它對於世界的感知就是一個屬於它自己的世界。
各種形形色色的生物組成了多世界的疊加。
那麼對於同事物在不同「世界」的觀測，組成了這個事物本身的疊加態。
沒有所謂的平行世界，我們仍然生活在這個時空中，但我們自己就是一個世界。
這是笑兮兮理論。
3、本書評價
說實在的我不太喜歡作者的文風。
雖然他把我在物理書上看到的各類定理和常量代表人物描述的有血有肉有性格，可我還是覺得他太八了。
敘述衝突腦補了太多的戲，這貨絕對是個戲精。
然而他還是相當淵博的，至少近代物理學的知識在他那裡已經形成一個體系，這是令人相當佩服的。
該書是2006年出版。我還在讀大學。
想來那個時候的我是不會喜歡看這類東西的。
十幾年的應試教育讓我們對於傳統學科不會有任何想要了解教科書外內容的可能。
可以推薦這本書給高中的孩子們看，或許在冷冰冰的公式和試題之外，能夠激發一些學習物理學的興趣。
看完這本書後，我翻出在書架上積灰的《時間簡史》，回看了前兩年的《星際穿越》。
宇宙與世界是什麼樣的，真是非常有意思的話題呀。
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