? ? ? ? 歡迎大家關(guān)注推書號：大刀要出頭
?? ? ? ? 蕾蒂絲安德詹頭們嘱函，大家好甘畅！
? ? ? ? ?多讀書多看報，少吃零食多睡覺，我來給大家推書了疏唾，閑話少說蓄氧，今天給大家?guī)淼氖且槐玖孔游锢砜破請D書《上帝擲骰子嗎：量子物理史話》，作者是曹天元槐脏。
? ? ? ? ?按照慣例，咱們先祭出豆瓣評分顿天，因為這本書在豆瓣上有幾個版本泄朴，我粗略的統(tǒng)計了一下，大概有超過30000人評分露氮，最低評分9.1分，最高評分9.2分钟沛。
? ? ? ? ?大家都知道霍金老爺子寫過一本科普書叫做《時間簡史》畔规，暢銷全球，而《上帝擲骰子嗎：量子物理史話》號稱“中國版的《時間簡史》”恨统，可見這本書在科普界舉足輕重的地位叁扫，如果你還沒有讀過這本書，不妨讀一讀畜埋，感受一下量子這個幽靈到底為何如此讓人捉摸不透迫肖。
? ? ? ? ?小明同學(xué)闪盔，請停止用“量子波動速度法”讀書，你這樣下去頭會暈的，小明同學(xué)结窘！小明同學(xué)！渡冻？
? ? ? ? ?當你讀完這本書以后砾赔，你就會明白“量子波動速度法”，還有那些打著所謂量子旗號的保健品么翰，完全就是老頭兒練劈叉—扯淡牺汤。
? ? ? ? 很多人都知道“遇事不決，量子力學(xué)”這個梗浩嫌，當你讀完這本書以后檐迟，你就會明白為什么很多小說、科幻電影喜歡拿量子力學(xué)來說事了码耐，實在是因為它太難以理解追迟，方便作者和編劇來忽悠無知群眾。
? ? ? ? ?這個時候肯定會有長得漂亮學(xué)習(xí)又好的同學(xué)問了：如果量子力學(xué)這么難以理解伐坏，對于我這種不懂物理的人怔匣，能讀明白嗎？
? ? ? ? 帥氣而又睿智的我可以負責任的告訴你：好的科普就是要讓不懂的人懂，而閱讀這本書你只需要具備一些中學(xué)的基本數(shù)學(xué)和物理知識就可以每瞒。即便你不能完全讀懂也不要緊金闽，讀一讀科學(xué)家的八卦也是蠻有意思的。
? ? ? ?咱們結(jié)束扯淡剿骨，言歸正傳代芜。
? ? ? ?那么這本書主要講了些什么內(nèi)容呢？
? ? ? ? 一句話概括就是講了量子物理的發(fā)展歷史浓利。
? ? ? ? 不多啰嗦挤庇，讓我們踏上這趟探索量子物理的神秘之旅吧！
? ? ? ? 回顧量子物理發(fā)展史贷掖，得從19世紀末開始說起嫡秕，19世紀末的時候物理學(xué)家開爾文爵士做了一場關(guān)于物理學(xué)的報告，新舊世紀之交苹威，這場報告的目的就是總結(jié)過去昆咽，展望未來。
? ? ? ? 過去物理學(xué)取得了哪些成就呢牙甫？這就不得不提經(jīng)典物理學(xué)了掷酗，當然需要注意的是所謂經(jīng)典物理學(xué)是后來人們?yōu)榱藚^(qū)分現(xiàn)代物理學(xué)而有的的說法，當時來說只有物理學(xué)窟哺，并沒有經(jīng)典物理學(xué)一說泻轰。經(jīng)典物理學(xué)主要由經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典電磁力學(xué)和經(jīng)典統(tǒng)計力學(xué)三大力學(xué)構(gòu)成且轨。經(jīng)典力學(xué)主要由牛頓大神建立浮声，經(jīng)典電磁力學(xué)主要由麥克斯韋建立，經(jīng)典統(tǒng)計力學(xué)的代表人物比較多殖告，就不一一列舉了阿蝶。
? ? ? ? 總之，19世紀經(jīng)典物理學(xué)大廈可以說基本上已經(jīng)喜封金頂黄绩，這座大廈金碧輝煌羡洁，光芒萬丈，人們發(fā)現(xiàn)無論是電爽丹、光筑煮、聲、力粤蝎、熱等自然界所有物理現(xiàn)象都已經(jīng)臣服在經(jīng)典物理學(xué)腳下真仲。此時的經(jīng)典物理學(xué)很膨脹，就像《西游記》里拿著寶葫蘆的銀角大王初澎，可以對著孫悟空囂張的喊道：我叫你一聲你敢答應(yīng)嗎秸应？
? ? ? ? 還像《功夫》里的黑道大哥馮小剛虑凛，充滿底氣的喊道：還有誰！软啼？
? ? ? ? 雖然經(jīng)典物理學(xué)取得了不可一世的偉大成就，但是開爾文老頭也不無憂心的說出了那句名言：在物理學(xué)陽光燦爛的天空中漂浮著兩朵小烏云祸挪。
? ? ? ? 為什么叫兩朵小烏云呢锣披？因為物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)有兩個問題從經(jīng)典物理出發(fā)沒辦法給出合理解釋，但是當時大家總體還是很樂觀的贿条，畢竟經(jīng)典物理學(xué)的成就有目共睹雹仿，誰也沒有把這兩朵小烏云放在心上，可是后來誰也沒有想到正是這兩朵小烏云整以，使得陽光明媚的物理學(xué)天空烏云密布胧辽，甚至狂風暴雨，后人記為“由兩朵小烏云引發(fā)的血案”公黑。
? ? ? ? 花開兩朵票顾，咱們各表一枝。
? ? ? ? 先說一說第一朵小烏云帆调，第一朵小烏云指的是失敗的邁克爾遜-莫雷試驗。邁克爾遜-莫雷實驗是物理史上非常著名的失敗的試驗豆同，大家注意這兩個詞：“失敗”和“著名”番刊。為啥說它失敗呢？因為最開始邁克爾遜和莫雷這倆哥們想通過實驗證明以太的存在影锈，但是實驗結(jié)果卻表明以太并不存在芹务。
? ? ? ? 以太又是個什么東西？這就不得不提一下人們對光的認識鸭廷，根據(jù)當時物理學(xué)家對光的認識枣抱，物理學(xué)界大概分為兩派，一派認為光是一種粒子辆床，即粒子派佳晶；一派認為光是一種波，即波動派讼载。波動派和粒子派就像兩個武林門派轿秧，都想爭奪武林盟主之位，但是誰也不能完全戰(zhàn)勝對方咨堤，兩派互相斗爭菇篡，持續(xù)了幾個世紀，可謂互有勝負一喘。
? ? ? ? 19世紀的時候波動派以托馬斯·楊為帶頭大哥驱还，祭出了光的雙縫干涉實驗這把大殺器，可謂是神擋殺神，佛擋殺佛议蟆。學(xué)過中學(xué)物理的人都知道光的雙縫干涉實驗結(jié)果清楚的表明光就是一種波闷沥，所以才會出現(xiàn)干涉條紋。波動派一下子占據(jù)了上風咪鲜，粒子派受到前所未有的凌辱狐赡，一時間抬不起頭，所以當時大家普遍接受了光是一種波的概念疟丙。光就像聲波一樣颖侄，但是我們都知道聲音的傳播是需要介質(zhì)的，那光傳播的介質(zhì)是什么呢享郊？
? ? ? ? 當時的物理學(xué)家同樣也充滿了這種疑問览祖，光是怎么從太陽傳遞到地球上的呢？物理學(xué)家為了解釋光傳播的介質(zhì)問題炊琉，就提出了一種“以太”說展蒂，意思就是宇宙中充滿了一種叫做“以太”的物質(zhì)，“以太”就是光傳播的介質(zhì)苔咪，前文邁克爾遜和莫雷就想通過實驗證明以太的存在锰悼。
? ? ? ? 既然這個試驗失敗了為啥還這么著名呢？主要就是因為這個實驗的結(jié)果直接導(dǎo)致了后來愛因斯坦相對論的誕生团赏。當然第一朵小烏云并不是這本書的主題箕般，后面我們有機會再詳細介紹愛因斯坦和相對論的故事。
? ? ? ? 接著咱們再說一下作為主角的第二朵小烏云：黑體輻射實驗與理論公式不相符的問題舔清。什么是黑體輻射呢丝里？要了解黑體輻射必須先了解什么是黑體，簡單地說黑體就是指能夠吸收全部外部輻射而不反射外部輻射的東西体谒。黑體并不神秘杯聚，我們也能做，找一個密閉而不透明的小球抒痒，在上面開個小孔幌绍，那么所有從小孔入射到小球里的外部輻射，經(jīng)過小球內(nèi)部反射之后都會被吸收故响，幾乎不會再從小孔中反射出來纷捞，那么這個小孔就可以看做是一個黑體。
? ? ? ? 物理學(xué)家在研究黑體的輻射頻率與溫度關(guān)系時被去，發(fā)現(xiàn)從經(jīng)典物理學(xué)出發(fā)推導(dǎo)的黑體輻射公式與實驗結(jié)果存在偏差主儡。就在大家一籌莫展的時候，一位全員惡人從此路過惨缆，這個惡人就是我們的大哥普朗克糜值。
? ? ? ? 普朗克大哥也浸淫黑體輻射研究多年丰捷，為了解決這個問題，普朗克大哥不得不另辟蹊徑寂汇，他通過數(shù)學(xué)的方式根據(jù)之前的研究和實驗硬是湊了一個公式病往，這個公式非常準確的符合實驗的結(jié)果，然后普朗克再研究這個公式的意義骄瓣。大哥果然是大哥停巷，解決思路都這么生猛。
? ? ? ? 然而在研究這個公式的意義的時候卻出現(xiàn)了讓人意想不到的問題榕栏，普朗克發(fā)現(xiàn)如果要使這個公式成立就必須假設(shè)黑體在輻射和吸收能量的時候是不連續(xù)的畔勤，而是一份一份的，并且有一個最小的基本單位扒磁，他管這個單位叫做“能量子”庆揪，后來簡化為“量子”，這就是“量子”這個詞的來源妨托。
? ? ? ? 為什么說普朗克大哥發(fā)現(xiàn)黑體輻射公式的意義不尋常呢缸榛？因為經(jīng)典物理學(xué)認為能量是連續(xù)的，如果我們說一個化學(xué)反應(yīng)向外釋放100焦耳能量兰伤，經(jīng)典物理學(xué)認為它總可以在某個時刻達到0-100范圍內(nèi)的任何可能的數(shù)值内颗，但是量子力學(xué)認為，你不可能達到任意數(shù)值敦腔，你只能是以能量最小單位的整數(shù)倍向外釋放起暮，就像人民幣，有一個規(guī)定的最小單位1分錢会烙，當你付款的時候，你不能付任意數(shù)值的錢筒捺，你只能付最小單位整數(shù)倍的錢柏腻，你不能付1塊二角三分半。
? ? ? ? 普朗克大哥就這樣一不小心開創(chuàng)了量子物理的先河系吭，這里順便提一下這位大哥研究物理的動機五嫂，也非常有意思。前文說19世紀經(jīng)典物理大廈基本建成肯尺，人們以為物理研究已經(jīng)到達盡頭沃缘，甚至當時有人說物理學(xué)的未來只能在小數(shù)點后六位去尋找。也就是說你想在物理學(xué)領(lǐng)域開發(fā)新的大廈则吟，不好意思槐臀，土地都被牛頓、麥克斯韋這些大開發(fā)商開發(fā)完了氓仲，以后只能干點補補漆水慨、換換燈泡的活得糜。
? ? ? ? 普朗克導(dǎo)師甚至勸說普朗克放棄物理研究，普朗克大哥很樸素的說：我也沒啥大的愿望晰洒，讓我補補漆朝抖、換換燈泡就行。誰知道他其實是個惡人谍珊，最終拿起名叫“量子”的大錘跑到經(jīng)典物理學(xué)大廈里砸墻治宣，邊掄邊喊“八十！八十砌滞！”侮邀，就在普朗克砸墻的時候，隔壁也傳來了砸墻的聲音“四十布持！四十豌拙！”，仔細一看题暖，呦呵按傅！這不愛因斯坦嘛！拿著名叫“相對論”的小錘也在砸墻胧卤。
? ? ? ? ?開爾文老頭報告中的兩朵小烏云唯绍，一朵造就了相對論，一朵造就了量子物理枝誊，而讓經(jīng)典物理大廈遭受風雨的相對論和量子物理正是構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱况芒，真不知道開爾文到底算是狼人還是預(yù)言家。
? ? ? ? 很多人對“量子”這個詞理解存在誤區(qū)叶撒，我們知道構(gòu)成物質(zhì)的分子绝骚、原子、電子這些基本粒子祠够，甚至原子還可以分為中子和質(zhì)子压汪，很多人誤以為“量子”也是一種粒子，實際上“量子”并不是一種客觀實在的物質(zhì)古瓤，而是物理學(xué)家定義的一個概念止剖，就像是重量、速度一樣落君。那么量子物理到底都研究些什么東西呢穿香，簡單的說經(jīng)典物理學(xué)研究對象是宏觀低速（遠低于光速）世界，而量子力學(xué)研究的是微觀世界（分子绎速、原子等粒子的運動規(guī)律皮获、性質(zhì)等）。
? ? ? ? 量子力學(xué)除了動搖經(jīng)典物理連續(xù)性的根基之外纹冤，還動搖了經(jīng)典物理學(xué)大廈堅實的因果性與客觀性根基魔市。在經(jīng)典力學(xué)定律中主届，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，大到宇宙中的星辰待德，小到海灘上的沙粒它們的運動規(guī)律都符合經(jīng)典力學(xué)定律君丁，也嚴格恪守著因果關(guān)系。蘋果掉在地上将宪，那是因為萬有引力绘闷，你能想象一個沒有因果關(guān)系的物理世界嗎？難道是蘋果這次掉在地上较坛，下次飛向天空印蔗，再下一次消失不見？我們認為經(jīng)典物理世界中物理規(guī)律是客觀存在的丑勤，如果沒有因果性和客觀性也就不存在經(jīng)典物理學(xué)华嘹。
? ? ? ? ?那么我們看一看量子物理是如何動搖經(jīng)典物理學(xué)的因果性與客觀性的，這事還得從電子的本質(zhì)說起法竞。中學(xué)物理告訴我們耙厚，物理學(xué)家湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子，按照經(jīng)典物理學(xué)理解岔霸，電子可以看做是一個帶負電有質(zhì)量的小球薛躬，只不過它的質(zhì)量和體積都非常小〈粝福可是后來一位有著爵士身份的大哥提交了一篇博士畢業(yè)論文型宝，這位爵士大哥就是德布羅意，他結(jié)合愛因斯坦的質(zhì)能方程和普朗克的量子假設(shè)發(fā)現(xiàn)絮爷，電子本身會伴隨一個波趴酣，德布羅意爵士后來憑借這篇論文直接獲得諾貝爾物理學(xué)獎，也讓我們見識到了什么叫做真·博士論文（唉坑夯，往事不堪回首岖寞，熬了夜，掉了頭發(fā)還差點沒畢業(yè)）渊涝，后來創(chuàng)造了那只著名的又死又活的貓的薛定諤通過波動方程描述了這個波。
? ? ? ? ?光到底是波還是粒子還沒有搞清楚呢床嫌？結(jié)果電子這時候又跑來搗亂跨释，那么電子到底是粒子還是波呢？德布羅意的這一發(fā)現(xiàn)可以說延續(xù)了光的波粒戰(zhàn)爭厌处，并把它從一個物理學(xué)局部戰(zhàn)爭擴大為世界大戰(zhàn)鳖谈，整個物理學(xué)界都被無情的卷入這場戰(zhàn)火。
? ? ? ? ?于是有人就說了阔涉，波也好缆娃，粒子也罷捷绒，咱們說的都不算，是騾子是馬拉出來溜溜看贯要。俗話說實踐是檢驗真理的唯一標準暖侨，科學(xué)最講究實證主義，實驗是檢驗科學(xué)理論最好的試金石崇渗。就像光的雙縫干涉實驗一樣字逗，電子的雙縫干涉實驗結(jié)果同樣清晰明了，大量電子確實像波一樣在屏幕上展現(xiàn)出了明暗相間的干涉條紋宅广，電子難道是個波葫掉？。
? ? ? ? ?如果說大量的電子通過雙縫產(chǎn)生了干涉條紋跟狱，那么如果讓電子一個一個通過雙縫呢俭厚，正常理解下電子只能像粒子一樣要么通過左縫，要么通過右縫驶臊。物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)當一個電子通過雙縫后挪挤，在屏幕上確實只有一個亮點，但是隨著電子在屏幕上的逐漸積累资铡，明暗相間的干涉條紋又出現(xiàn)了电禀，也就是說單個電子在通過雙縫的時候自己和自己產(chǎn)生了干涉，電子確實是個波笤休。
? ? ? ? 物理學(xué)家為了搞明白電子是如何自己和自己產(chǎn)生干涉的尖飞，于是就在雙縫前增加了一個探測器，這樣就可以知道電子到底是從哪個縫中穿過店雅，但是神奇的一幕出現(xiàn)了政基，一旦人們探測到了電子通過哪條縫之后，干涉條紋也隨之消失了闹啦，電子就表現(xiàn)得像個粒子沮明。
? ? ? ? 到底是粒子還是波？電子像個幽靈一樣窍奋，冥冥之中似乎知道這幫愚蠢的人類想要弄清它的本質(zhì)荐健，于是就玩起了藏貓貓的游戲，可謂“道高一尺琳袄，魔高一丈”江场。物理學(xué)家們?nèi)圆环艞墸烟綔y器放在雙縫之后窖逗，這個時候按理說電子通過雙縫后已經(jīng)產(chǎn)生了自我干涉址否，可是結(jié)果仍然是一旦人們探測到了電子通過哪條縫之后，干涉條紋也隨之消失了碎紊。
? ? ? ? 實驗結(jié)果似乎表明人們的觀測能夠改變電子的性質(zhì)佑附，我們的觀測居然會影響物質(zhì)的性質(zhì)樊诺？如果你此刻已經(jīng)懵逼了，那么我可以明確的告訴你音同，你距離真正的懵逼還隔著十萬八千里词爬，等你真正跳入量子物理的大坑，你會有機會體驗到對角懵逼瘟斜，遞歸懵逼缸夹，泰勒展開式懵逼，……螺句，并最終因為進入懵逼死循環(huán)而宕機虽惭。
? ? ? ? 那么讓我們來采訪一下薛定諤先生，既然您已經(jīng)推導(dǎo)了電子的波動方程蛇尚，難道我們還不知道電子到底是個什么鬼東西嗎芽唇？
? ? ? ? 薛定諤擼著懷里的貓不好意思的說：我只是從數(shù)學(xué)上推導(dǎo)了這一公式，其實我也不知道它到底具有什么意義取劫？
? ? ? ? 這個時候又一位大哥出現(xiàn)了匆笤，他思考了良久說：它是一個骰子！這個大哥就是波恩谱邪，他同波爾炮捧，海森堡三人可以說是哥本哈根這一武林門派的三位長老，他們?nèi)齻€也是量子物理的主要創(chuàng)始人惦银。
? ? ? ? ?我們知道一個電子穿過雙縫在屏幕上只有一個亮點咆课，但是當大量電子出現(xiàn)在屏幕上的時候就會出現(xiàn)明暗相間的干涉條紋，波恩說波動方程的平方就表示電子在屏幕上的概率分布扯俱，就像是擲骰子书蚪。
? ? ? ? ?我們不知道電子最終會落到哪里，我們只知道它出現(xiàn)在哪里的概率大迅栅，也就是它出現(xiàn)在亮條紋位置的概率大殊校，出現(xiàn)在暗條紋的概率低。
? ? ? ? 堅信世界本質(zhì)是客觀實在的愛因斯坦認為電子的本質(zhì)一定是客觀的读存，運動規(guī)律也一定滿足某種客觀物理定律为流，就像因為萬有引力蘋果一定會掉在地上，他不相信我們居然不知道電子的本質(zhì)是什么让簿，? 也不相信我們無法預(yù)測一個電子的位置敬察，于是氣的說出了那句名言：上帝是不擲骰子的！
? ? ? ? 可是事實證明拜英，即便是發(fā)現(xiàn)了相對論的愛因斯坦也有犯錯的時候静汤，量子物理世界就是這樣與經(jīng)典物理世界格格不入琅催，甚至處處作對居凶。量子物理告訴我們上帝不但擲骰子虫给，而且還會把骰子擲到你不知道的地方去。
? ? ? ? 那么肯定會有人忍不住問電子到底是個什么東西侠碧？主流的哥本哈根解釋認為抹估，電子和光子一樣具有波粒二象性，很多人誤認為這句話的意思是電子既是波也是粒子弄兜，其實這種理解是有偏差的药蜻。實際上它的意思是說電子既具有波的特性也具有粒子的特性，具體體現(xiàn)什么性質(zhì)替饿，取決于我們的觀測方式语泽。
? ? ? ? 當我們用雙縫實驗去觀測它，實際上就是在觀測它的波動性视卢，結(jié)果它自然就會呈現(xiàn)波的特性踱卵；當我們測量電子具體位置（探測它從哪個縫穿過）的時候，實際上就是在測量它的粒子性据过，結(jié)果它自然就會呈現(xiàn)粒子的特性惋砂。波爾認為只有我們觀測到的結(jié)果才有意義，電子的客觀本質(zhì)是什么绳锅，這不重要西饵，也沒有意義。經(jīng)典物理學(xué)的客觀性在量子物理中并不適用鳞芙。
? ? ? ? 我已經(jīng)盡力讓這篇文章通俗易懂眷柔，畢竟能力有限，如果你看完這篇文章內(nèi)心已經(jīng)充滿了無數(shù)的困惑积蜻，那么恭喜你闯割，你已經(jīng)開始逐漸理解量子物理了，后續(xù)探索只能靠你自己了竿拆。當然量子物理也絕非等閑之輩宙拉，畢竟早就有成語告誡我們千萬不要不自量力。
? ? ? ? 對于那些覺得自己意志堅定的人丙笋，我也只能給予最后的忠告：
? ? ? ? 在感嘆于量子物理的復(fù)雜玄妙之余谢澈，也淺談一下自己的感悟：新生事物的誕生和發(fā)展從來都不是一帆風順的，無論是科學(xué)上的新理論御板，還是政治上的新制度锥忿。無數(shù)歷史經(jīng)驗告訴我們，就像牛頓慣性定律描述的那樣怠肋，任何事物都有慣性敬鬓，而最關(guān)鍵的還是在于人類自身的思維慣性，人類思維的慣性天生排斥新事物，因此在學(xué)習(xí)過程中努力克服你的思維慣性钉答，也許你能更好的理解量子物理础芍。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【課后習(xí)題】
? ? ? ? 如果你對量子物理感興趣，不妨挑戰(zhàn)一下更讓人懵逼的量子延遲擦除實驗数尿。
? ? ? ? 總之仑性，多讀書多看報，少吃零食多睡覺右蹦。
