追寻真理的脚步永不停歇
——读《上帝掷骰子吗?——量子物理史话》

文/金添【华创信息管理中心】

 

 

我们遇到这一本好书的概率是多少?牛顿为代表的十九世纪之前的科学家大部分信奉机械决定论,也就是如果我们知道一个系统所有粒子的状态,那么我们就能准确地演算出经过一段时间后这个系统的状态。科学家们利用这些理论准确无误地计算了星体运行,把天上和地下的万事万物用一个理论体系融为了一体。所以一切都是注定的,从宇宙诞生的那一刻开始,所有的事件都是早有安排,真的是这样吗?

 

曹天元先生的这本《上帝掷骰子吗?——量子物理史话》,以一个非科学家的角度来讲述量子物理的发展历史。这是一本生动的科普读物,无论对刚刚掌握基本初中物理,对世界真相充满好奇的学子,还是对已经离开象牙塔多年,胸怀星辰大海,希望发现世界精彩的成年人,这本书都是不容错过的选择。它带着读者去“经历科学史上的乌云和暴雨,追逐流星的辉光,穿越重重迷雾和险滩,和最伟大的物理学家们并肩作战”,启发读者去思考价值和意义。

>爱因斯坦(右)与玻尔(左),这张照片摄于1925年,照片中的两位大师看似慵懒从容,而他们在谈论的内容,却是物理学史上最浓墨重彩的一次思想碰撞

 

量子物理是我们这个时代最前沿,也应用最广泛的基础物理理论,我们现在的计算机、激光、手机、生物技术、材料科学、核能乃至互联网都是量子物理的具体应用。可以说如果在20世纪上半叶没有那些伟大的物理学家发现了量子物理,就不会有现在的信息时代,我们的生活状态也就会和19世纪的人们没有太大的区别。Facebook的创始人扎克伯格给不满周岁的女儿讲述量子物理,虽然看起来有点奇怪,但多少说明了量子物理在其心目中的地位。

 

但是量子物理又是神秘而复杂的,虽然我们天天和它见面,但没有人能真正解释清楚它究竟是什么。量子理论的发展历史“更像一个传奇,由一个不起眼的线索开始,曲径通幽,渐渐地落英缤纷,乱花迷眼。正在没个头绪处,突然峰回路转,天地开阔,如河出伏流,一泻汪洋。然后还未来得及一览美景,转眼又大起大落,误入白云深处不知归处。”

 

书的前半段,从人类对光的本质的认识变化开始说起,讲述一个个我们耳熟能详的物理学家的故事。牛顿认为光是粒子,麦克斯韦用他伟大的方程告诉我们光是电磁波,爱因斯坦又告诉我们光还有粒子属性,作者没有用晦涩的公式去介绍,而是用风趣幽默的文笔讲故事。然后是德布罗意、海森堡、玻尔、薛定谔、狄拉克等一个个大神粉墨登场,我们也跟随他们的故事一起经历那些困惑、激动、恐惧、狂喜、沮丧和震惊。这些故事的曲折生动不亚于任何一本悬疑小说,但不同于小说的是,这些都是人类历史上真正发生过的事,而且正在深远地影响我们现在的生活。

>1927年10月,在布鲁塞尔召开了第五届索尔威会议,当时拍下了这张物理史上的最强阵容,大会讨论的主要问题就是量子力学正确与否

 

书到后半段,对于各种量子物理解释理论的介绍,已经接近于哲学讨论,在哲学观上,量子理论带给我们前所未有的冲击和震撼,它是如此的革命,以至于连发现它的先驱们如普朗克、爱因斯坦、薛定谔、德布罗意等人潜意识里都带着深深的惧意。量子理论的奠基人说:“如果谁不为量子论而感到困惑,那他就是没有理解量子论。”

>这张照片摄于1963年的波兰华沙,物理学家费曼正与狄拉克交谈,理论物理学家狄拉克是量子力学的奠基人之一,因在原子理论方面的卓越贡献,他与薛定谔共同获得了1933年的诺贝尔物理学奖

 

杨振宁在百家讲坛上曾经做过一期节目,题目叫《美与物理学》。他说物理学有“一种庄严感,一种神圣感,一种初窥宇宙奥秘的畏惧感。同时还具备崇高美、灵魂美、最终极的美。”或许这就是科学本身的魅力,再多华丽的辞藻也无法形容她的美。

>“Photo 51”是DNA的第一张照片,它象征着追寻DNA结构的关键一步。在1952年5月的伦敦大学国王学院,物理化学家罗莎琳德·富兰克林指导她的学生雷蒙·葛斯林完成了这张DNA照片的拍摄

 

>1968年12月24日,阿波罗8号的宇航员在首个载人绕月航行中拍摄了这张美丽的“地出”照片,月球上方,一颗生机勃勃的蓝色星球冉冉升起

 

作者最后在书中发出的感叹,如果他生活在那个波澜壮阔的大发现时代,是否也有机会披荆斩棘,为量子物理大厦的搭建贡献自己的力量。人类追寻真理的脚步永远不会停歇,虽然可能宇宙的真相并不是田园牧歌式的美好。

 

>曾经纠缠的两个粒子,哪怕远隔天边也能瞬间影响彼此——这就是爱因斯坦所说的“远距离闹鬼”

 
 

>在一项近期发表于《科学·进展》的研究中,英国格拉斯哥大学的物理学家保罗-安托万·莫罗(Paul-Antoine Moreau)带领团队首次拍摄到量子纠缠的照片。终于,人类第一次亲眼看见这种“幽灵般的超距作用”

 

当今的世界在不断而快速地变化,人们都有忙不完的事情,都面对激烈的竞争,于是我们不断地拥抱变化,却忘记了为什么要这么做。移动互联网让许多原本重要的意义和价值越发支离破碎。我们需要静下来慢慢地读本书,需要时间去思考,需要持续地去追寻和挖掘,不忘初心,方得始终。

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