高手量子力學:「精英日課」人氣作家,帶你刺探世界的底層邏輯,升級你對萬物的認知
活動訊息
內容簡介
一條神祕的曲線,引發海嘯般的「量子」研究!
「精英日課」重磅講者、暢銷作家萬維鋼,
帶你刺探世界的底層邏輯,感受「量子力學」帶來的思維升級!
學習量子力學能給你一個脫離平庸生活、體驗詭祕的視角。
現在很多人愛說什麼「創新思維」、「破除成見」、「擁抱不確定性」、「認知升級」,
聽起來都是空洞的口號──把你的大腦用量子力學淬鍊一遍,切身感受到新思想帶來的糾結和不安,你的認知才能升級。
──萬維鋼
►孕育現代先進科技的量子力學,為什麼令人深深著迷?
人怎麼能穿牆而過?宇宙如何無中生有?二十世紀是古典物理學的終結,也是量子力學的開端。從此我們能看見不可見的事物,提出的假說更是一個比一個離奇!
量子力學讓我們揭開原子的祕密、發明半導體和電腦晶片,甚至能解釋遠在天邊的白矮星……可神祕的是,物理學家仍然沒找到量子力學的最終答案。這意味著,我們可以「操縱」日常世界,可是我們並不「知道」這個世界是怎麼一回事。
►喜歡思辨的物理學家,如何問出有意思的問題?
量子力學的發展推進,來自一代代物理學家的探問。愛因斯坦、波耳、薛丁格、海森堡、狄拉克、包立、德布羅意、費曼……二十世紀物理學最耀眼的英雄,都是因為在量子力學中建功立業而留下姓名。
萬維鋼從他們的奇思妙想出發,介紹一百多年來最輝煌的物理學革命史。以淺顯比喻讓你理解各項著名實驗,也從人文觀點探究背後的思想精神。不只讓我們看到物理學家如何一步步刺探未知,更學到他們常用的心法。
►科學不科學?量子力學改變我們如何「述說」事實
薛丁格的貓是否真能「又死又活」?量子糾纏難道有如「心電感應」?用實驗逼迫電子「表態」,居然得到隨機性?電子該不會有「意識」與生命……?
一個個不可思議的物理觀測,一次次顛覆物理學家的認知。這讓你也不禁懷疑,世上許多「不可能」,其實是「機率極小」的意思!
►一個量子力學,多重宇宙詮釋!
正因量子力學當中有許多令物理學家不自在的事實,才讓世界如此多采多姿。萬維鋼秉持旁徵博引與跨域思考的精神,彙整當前對於量子力學的詮釋與趣聞。無論是科技突破,或是科幻靈感,把玩其中的精妙思想,也是一大樂趣。
現在有誰不是量子力學的愛好者呢?
這是一個被我們之中最聰明的頭腦探索了一百年的祕密。
聽說它的冰山一角,你就足以動容;
稍微了解,你就會為之痴迷;
深入鑽研進去,你可能會陷入絕望,乃至瘋狂。
探索仍然在進行之中……而你有權知道真相。
──萬維鋼
「精英日課」重磅講者、暢銷作家萬維鋼,
帶你刺探世界的底層邏輯,感受「量子力學」帶來的思維升級!
學習量子力學能給你一個脫離平庸生活、體驗詭祕的視角。
現在很多人愛說什麼「創新思維」、「破除成見」、「擁抱不確定性」、「認知升級」,
聽起來都是空洞的口號──把你的大腦用量子力學淬鍊一遍,切身感受到新思想帶來的糾結和不安,你的認知才能升級。
──萬維鋼
►孕育現代先進科技的量子力學,為什麼令人深深著迷?
人怎麼能穿牆而過?宇宙如何無中生有?二十世紀是古典物理學的終結,也是量子力學的開端。從此我們能看見不可見的事物,提出的假說更是一個比一個離奇!
量子力學讓我們揭開原子的祕密、發明半導體和電腦晶片,甚至能解釋遠在天邊的白矮星……可神祕的是,物理學家仍然沒找到量子力學的最終答案。這意味著,我們可以「操縱」日常世界,可是我們並不「知道」這個世界是怎麼一回事。
►喜歡思辨的物理學家,如何問出有意思的問題?
量子力學的發展推進,來自一代代物理學家的探問。愛因斯坦、波耳、薛丁格、海森堡、狄拉克、包立、德布羅意、費曼……二十世紀物理學最耀眼的英雄,都是因為在量子力學中建功立業而留下姓名。
萬維鋼從他們的奇思妙想出發,介紹一百多年來最輝煌的物理學革命史。以淺顯比喻讓你理解各項著名實驗,也從人文觀點探究背後的思想精神。不只讓我們看到物理學家如何一步步刺探未知,更學到他們常用的心法。
►科學不科學?量子力學改變我們如何「述說」事實
薛丁格的貓是否真能「又死又活」?量子糾纏難道有如「心電感應」?用實驗逼迫電子「表態」,居然得到隨機性?電子該不會有「意識」與生命……?
一個個不可思議的物理觀測,一次次顛覆物理學家的認知。這讓你也不禁懷疑,世上許多「不可能」,其實是「機率極小」的意思!
►一個量子力學,多重宇宙詮釋!
正因量子力學當中有許多令物理學家不自在的事實,才讓世界如此多采多姿。萬維鋼秉持旁徵博引與跨域思考的精神,彙整當前對於量子力學的詮釋與趣聞。無論是科技突破,或是科幻靈感,把玩其中的精妙思想,也是一大樂趣。
現在有誰不是量子力學的愛好者呢?
這是一個被我們之中最聰明的頭腦探索了一百年的祕密。
聽說它的冰山一角,你就足以動容;
稍微了解,你就會為之痴迷;
深入鑽研進去,你可能會陷入絕望,乃至瘋狂。
探索仍然在進行之中……而你有權知道真相。
──萬維鋼
目錄
第1章 詭祕之主
第2章 孤單光量子
第3章 原子中的幽靈
第4章 德布羅意的明悟
第5章 海森堡論不確定性
第6章 薛丁格解出危險思想
第7章 機率把不可能變成可能
第8章 狄拉克統領量子電動力學
第9章 世間萬物為什麼是這個樣子?
第10章 全同粒子的怪異行為
第11章 愛因斯坦的最後一戰
第12章 世界是真實的還是虛擬的?
第13章 鬼魅似的超距作用
第14章 波函數什麼都知道
第15章 用現在改變過去
第16章 你眼中的現實和我眼中的現實
第17章 貓與退相干
第18章 道門法則
第19章 宇宙如何無中生有?
第20章 量子通訊除魅
第21章 量子計算難在哪?
第22章 量子佛學
第23章 物理學的進化
番外篇 1 要不電子有意識,要不一切都是幻覺
番外篇 2 這個宇宙的物理學並不完美,而這很值得慶祝
番外篇 3 一個常數的謎團
番外篇 4 我們生活的這個世界是電腦類比出來的嗎?
番外篇 5 「量子穿隧效應」的新謎題
番外篇 6 物理學家的冷笑話
附錄 量子英雄譜
第2章 孤單光量子
第3章 原子中的幽靈
第4章 德布羅意的明悟
第5章 海森堡論不確定性
第6章 薛丁格解出危險思想
第7章 機率把不可能變成可能
第8章 狄拉克統領量子電動力學
第9章 世間萬物為什麼是這個樣子?
第10章 全同粒子的怪異行為
第11章 愛因斯坦的最後一戰
第12章 世界是真實的還是虛擬的?
第13章 鬼魅似的超距作用
第14章 波函數什麼都知道
第15章 用現在改變過去
第16章 你眼中的現實和我眼中的現實
第17章 貓與退相干
第18章 道門法則
第19章 宇宙如何無中生有?
第20章 量子通訊除魅
第21章 量子計算難在哪?
第22章 量子佛學
第23章 物理學的進化
番外篇 1 要不電子有意識,要不一切都是幻覺
番外篇 2 這個宇宙的物理學並不完美,而這很值得慶祝
番外篇 3 一個常數的謎團
番外篇 4 我們生活的這個世界是電腦類比出來的嗎?
番外篇 5 「量子穿隧效應」的新謎題
番外篇 6 物理學家的冷笑話
附錄 量子英雄譜
序/導讀
總序 寫給天下通才
感謝你拿起這本書,我希望你是個「通才」。我對你有個特別大的設想。
我設想,如果你不滿足於僅僅靠某一項專業技能謀生,不想做個「工具人」;如果你想做一個能掌控自己命運、自由的人,一個博弈者,一個決策者;如果你想要對世界負點責任,要做一個給自己和別人拿主意的「士」,我希望能幫助你。
如何成為這樣的人?一般的建議是讀古代經典。古代經典的本質是寫給貴族的書,像中國的「六藝」、古羅馬的「七藝」,說的都是自由技藝,都是塑造完整的人,不像現在標準化的教育都是為了訓練「有用的人才」。經典是應該讀,但那遠遠不夠。
今天的世界比經典時代要複雜得多,今天學者們的思想比古代經典要先進得多。現在我們有很成熟的資訊和決策分析方法,古人連機率都不懂。賽局理論都已經如此發達了,你不能還捧著一本《孫子兵法》就認為可以橫掃一切權謀。我主張你讀新書,學新思想。經典最厲害的時代,是它們還是新書的時代。
就我所知而言,我認為你至少應該擁有這些見識——對我們這個世界的基本認識,包含科學家對宇宙和大自然的最新理解;對「人」的基本認識,能科學化地使用大腦,控制情緒;知道社會如何運行,以及個人與個人、利益集團與利益集團之間如何互動。你要能理解複雜事物,而不僅僅是執行演算法和走流程;要有一定的抽象思維,以及邏輯運算能力;必須掌握多個思維模型,遇到新舊難題都有辦法;一套高段的價值觀……
這代表——你需要成為一個「通才」。普通人才不需要了解這些,埋頭把自己的工作做好就行,但你不想當普通人才。君子不器,勞心者治人,君子之道鮮矣。你得把頭腦變複雜,你得什麼都懂才好。你不能指望讀一、兩本書就變成通才,你得讀很多書,做很多事,有很多領悟才行。
我能幫助你的,是這一本本的小書。我是一個科學作家,在「得到」App寫一個叫「精英日課」的專欄。這個專欄專門追蹤新思想。有時候我看到有意思的新書、有意思的思想,就寫幾期內容;有時候我做大量調查研究,寫成一個專題。這些書脫胎於專欄,內容經過了十萬名以上讀者的淬鍊,書中還有讀者與我的問答互動。
通才,並不是對什麼東西都略知一二的人,不是只知道各門派趣聞軼事的人,而是能綜合運用各門派武功心法的人。這些書並不是某項學科知識的「簡易讀本」,我的目的不是讓你簡單知道,而是讓你領會其中的門道。當然,你作為非專業人士,不大可能去求解愛因斯坦(Albert Einstein)的重力場方程式,但是你至少能領略到相對論純正的美,而不是卡通化、兒童化的東西。
這些書不是長篇小說,但我仍希望你能因為體會到其中某個思想,或與某位英雄人物共鳴,而產生驚心動魄的感覺。
我們幸運地生活在科技和思想高度發達的現代世界,能輕易接觸到第一流的智慧,我們擁有比古人好得多的學習條件。這一代人應該出很多了不起的人物才對,如果你是其中一員,那是我最大的榮幸。
萬維鋼
二○二○年五月七日
感謝你拿起這本書,我希望你是個「通才」。我對你有個特別大的設想。
我設想,如果你不滿足於僅僅靠某一項專業技能謀生,不想做個「工具人」;如果你想做一個能掌控自己命運、自由的人,一個博弈者,一個決策者;如果你想要對世界負點責任,要做一個給自己和別人拿主意的「士」,我希望能幫助你。
如何成為這樣的人?一般的建議是讀古代經典。古代經典的本質是寫給貴族的書,像中國的「六藝」、古羅馬的「七藝」,說的都是自由技藝,都是塑造完整的人,不像現在標準化的教育都是為了訓練「有用的人才」。經典是應該讀,但那遠遠不夠。
今天的世界比經典時代要複雜得多,今天學者們的思想比古代經典要先進得多。現在我們有很成熟的資訊和決策分析方法,古人連機率都不懂。賽局理論都已經如此發達了,你不能還捧著一本《孫子兵法》就認為可以橫掃一切權謀。我主張你讀新書,學新思想。經典最厲害的時代,是它們還是新書的時代。
就我所知而言,我認為你至少應該擁有這些見識——對我們這個世界的基本認識,包含科學家對宇宙和大自然的最新理解;對「人」的基本認識,能科學化地使用大腦,控制情緒;知道社會如何運行,以及個人與個人、利益集團與利益集團之間如何互動。你要能理解複雜事物,而不僅僅是執行演算法和走流程;要有一定的抽象思維,以及邏輯運算能力;必須掌握多個思維模型,遇到新舊難題都有辦法;一套高段的價值觀……
這代表——你需要成為一個「通才」。普通人才不需要了解這些,埋頭把自己的工作做好就行,但你不想當普通人才。君子不器,勞心者治人,君子之道鮮矣。你得把頭腦變複雜,你得什麼都懂才好。你不能指望讀一、兩本書就變成通才,你得讀很多書,做很多事,有很多領悟才行。
我能幫助你的,是這一本本的小書。我是一個科學作家,在「得到」App寫一個叫「精英日課」的專欄。這個專欄專門追蹤新思想。有時候我看到有意思的新書、有意思的思想,就寫幾期內容;有時候我做大量調查研究,寫成一個專題。這些書脫胎於專欄,內容經過了十萬名以上讀者的淬鍊,書中還有讀者與我的問答互動。
通才,並不是對什麼東西都略知一二的人,不是只知道各門派趣聞軼事的人,而是能綜合運用各門派武功心法的人。這些書並不是某項學科知識的「簡易讀本」,我的目的不是讓你簡單知道,而是讓你領會其中的門道。當然,你作為非專業人士,不大可能去求解愛因斯坦(Albert Einstein)的重力場方程式,但是你至少能領略到相對論純正的美,而不是卡通化、兒童化的東西。
這些書不是長篇小說,但我仍希望你能因為體會到其中某個思想,或與某位英雄人物共鳴,而產生驚心動魄的感覺。
我們幸運地生活在科技和思想高度發達的現代世界,能輕易接觸到第一流的智慧,我們擁有比古人好得多的學習條件。這一代人應該出很多了不起的人物才對,如果你是其中一員,那是我最大的榮幸。
萬維鋼
二○二○年五月七日
試閱
第1章 詭祕之主
現在有誰不是量子力學的愛好者呢?人人都知道量子力學講究不確定性,所謂「遇事不決,量子力學」。人們都愛把「量子」放入公司和品牌的名稱當中,所以有了「量子基金」、「量子波動速讀」,乃至「量子推拿」。
你可能已經聽過不少版本的量子力學講解,有側重計算的學院版、講故事的歷史版、可愛的卡通版,還有霸道總裁假裝學過版。量子力學已經是一種文化,每個人都可以有自己的體驗角度。
我要說的,是最原本的角度。
詭祕。
這是一個被我們之中最聰明的頭腦探索了一百年的祕密。聽說它的冰山一角,你就足以動容;稍微了解,你就會為之痴迷;深入鑽研進去,你可能會陷入絕望,乃至瘋狂。
量子力學是關於我們生活的這個世界的本原的祕密。愛因斯坦(Albert Einstein)、波耳(Niels Bohr)、薛丁格(Erwin Schrödinger)、海森堡(Werner Heisenberg)、狄拉克(Paul Dirac)、包立(Wolfgang Pauli)、德布羅意(Louis de Broglie)、費曼(Richard P. Feynman)……二十世紀物理學裡最耀眼的英雄,都是因為在量子力學中建功立業而留下姓名。
一開始,物理學家只是問了一些非常基本的問題:世界上的各種東西都是由什麼組成的?如果原子是最小的單位,那為什麼這個原子和那個原子的化學性質如此不同呢?原子還能再分解成別的東西嗎?光,到底是什麼?這些問題幾千年前就有人問,只不過直到一百年前,我們才有了足夠的技術和數學工具去真正探索它們。
結果這一探索,物理學家發現,微觀世界的東西和宏觀世界完全不同,它們似乎在遵循某些非常怪異的規則。
比如說,如果把你限制在一個各個面都是牆的房間裡,你想要出來就必須在牆上打個洞,對吧?那你是否會想到,中國有個「勞山道士」的故事,說有一種叫「穿牆術」的法術,可以讓人直接穿牆而過,既不破壞牆,也不傷害人?
在微觀世界裡,實施這個法術是常規操作。把一個電子限制在位能比它自身能量高的區域內,這個電子有一定的機率能穿「牆」而出。那既然電子可以,質子當然也可以,原子也可以……一直到由原子組成的人,在原則上,其實也可以──只不過你能成功穿牆的機率非常非常小而已。
這還不算什麼。日常世界裡的你,在任何一個特定時刻,都只能出現在一個特定的地方,對吧?比如你此時此刻不能既在北京又在哈爾濱。但是在微觀世界裡,電子可以同時出現在所有的地方──它不但能「既在這裡,又在那裡」,而且能同時沿著好幾條不同的路線前進。
日常世界的桌子上不會突然憑空冒出一個蘋果和一個橘子來,你想要水果得自己出去買。但是在微觀世界裡,真空當中可以突然憑空冒出一個電子和一個正電子來,只不過你幾乎不可能抓住它們而已。
微觀的世界,充滿詭祕。
那你可能說,這幫物理學家為什麼非得琢磨這些怪異的東西?難道老老實實地研究我們日常的世界還不夠嗎?
這些怪異行為不是物理學家幻想出來的,它們都是實驗和邏輯推理的結果。為了解釋日常世界的「正常」,你只能接受微觀世界的「不正常」。換一個視角,也許應該說微觀世界的那些怪異行為才是正常的;而我們在日常生活裡的感知,都是大尺度帶來的錯覺。
哪有什麼歲月靜好,不過是微觀的粒子們在替你詭祕前行。
在對微觀世界的詭祕進行探索的過程中,物理學操縱日常世界的能力也愈來愈強。就像修仙小說的主人翁一邊更新世界觀,一邊掌握新法術一樣,認知升級決定了能力升級。
量子力學帶給我們的回報,遠遠超出了所有人的想像。我們終於明白了原子到底是怎麼一回事,能精確推演日常世界的大部分自然現象;我們揭開了原子核的祕密,製造了原子彈,建造了核電廠;我們深入理解了固態物理學,發明了半導體和電腦晶片;我們能精確測量,甚至能操縱單個原子;我們能解釋遠在天邊的白矮星是怎麼一回事……量子力學是這個世界的底層邏輯,哺育了幾乎所有的現代先進科技。
然而物理學的英雄們仍然沒找到量子力學的最終答案。我們可以接受微觀世界的各種行為,但要說規則就是這樣了,那似乎有點不合邏輯。
比如說,一個電子從「同時出現在所有地方」,到「恰好在這裡被人們找到」,完全是一瞬間的事情,甚至可以說根本就不需要時間──那這一瞬間到底發生了什麼呢?什麼樣的事情,可以不花費時間就發生改變呢?
再進一步,這個電子最終在哪裡被找到,居然是完全隨機的。世界上怎麼能有完全隨機的事情呢?為什麼是在這裡而不是在那裡,總得有點原因吧?
有些人──比如愛因斯坦──就懷疑,量子世界種種詭祕的背後,必定還有一個隱藏得更深的,詭祕之主。
愛因斯坦死不瞑目,可是當時已經沒有多少人願意聽他說話了。
在早期的熱鬧後,曾有三十年之久,絕大多數物理學家都認為,繼續探索量子力學的祕密是徒勞的,應該專注在計算和應用上,畢竟現有的量子理論已經夠用了。那些年裡,物理學家「上天入地」,幾乎把人們能想到和想不到的所有自然法則都研究明白了,量子力學只是他們的計算工具而已。
量子力學的應用無處不在,但是人們對量子力學祕密的探索,沉寂了。
好在我們生得晚,還有機會看到這場探索的後續。從二十世紀六、七○年代開始,又有人提出了新的假說,繼續探索那個詭祕之主。新技術允許物理學家做各種巧奪天工的實驗。對這個祕密的探索,現在是一個非常活躍的研究領域。
而物理學家走得更遠、更深之後,詭祕之感不但沒有減弱,反而還加重了。
……(節錄)怎麼解釋這些現象?量子力學背後的詭祕到底是什麼?現在物理學家提出了幾個猜想,一個比一個離奇。
探索仍然在進行之中,沒有人知道最終的答案。但是我們可以肯定,真實世界絕對不是人們平常感知的樣子,而你有權知道真相。現在我站在幾代物理學家的肩膀上,向你彙報我們對這個祕密的探索經過和最新理解。
學習量子力學能給你一個脫離平庸生活、體驗詭祕的視角。我們的解讀不是低幼版也不是簡化版,不胡亂打比方,我將從最基本的概念講起,帶給你量子力學的純正趣味;我承諾不使用中學生水準以上的數學,主要用「物理直覺」說話,但我希望你能在學習過程中積極思考,學一點思辨的技巧;我要講一個探索的故事,你會看到物理學家們是如何一步步刺探未知的,你會學到他們常用的幾個心法。
現在有誰不是量子力學的愛好者呢?人人都知道量子力學講究不確定性,所謂「遇事不決,量子力學」。人們都愛把「量子」放入公司和品牌的名稱當中,所以有了「量子基金」、「量子波動速讀」,乃至「量子推拿」。
你可能已經聽過不少版本的量子力學講解,有側重計算的學院版、講故事的歷史版、可愛的卡通版,還有霸道總裁假裝學過版。量子力學已經是一種文化,每個人都可以有自己的體驗角度。
我要說的,是最原本的角度。
詭祕。
這是一個被我們之中最聰明的頭腦探索了一百年的祕密。聽說它的冰山一角,你就足以動容;稍微了解,你就會為之痴迷;深入鑽研進去,你可能會陷入絕望,乃至瘋狂。
量子力學是關於我們生活的這個世界的本原的祕密。愛因斯坦(Albert Einstein)、波耳(Niels Bohr)、薛丁格(Erwin Schrödinger)、海森堡(Werner Heisenberg)、狄拉克(Paul Dirac)、包立(Wolfgang Pauli)、德布羅意(Louis de Broglie)、費曼(Richard P. Feynman)……二十世紀物理學裡最耀眼的英雄,都是因為在量子力學中建功立業而留下姓名。
一開始,物理學家只是問了一些非常基本的問題:世界上的各種東西都是由什麼組成的?如果原子是最小的單位,那為什麼這個原子和那個原子的化學性質如此不同呢?原子還能再分解成別的東西嗎?光,到底是什麼?這些問題幾千年前就有人問,只不過直到一百年前,我們才有了足夠的技術和數學工具去真正探索它們。
結果這一探索,物理學家發現,微觀世界的東西和宏觀世界完全不同,它們似乎在遵循某些非常怪異的規則。
比如說,如果把你限制在一個各個面都是牆的房間裡,你想要出來就必須在牆上打個洞,對吧?那你是否會想到,中國有個「勞山道士」的故事,說有一種叫「穿牆術」的法術,可以讓人直接穿牆而過,既不破壞牆,也不傷害人?
在微觀世界裡,實施這個法術是常規操作。把一個電子限制在位能比它自身能量高的區域內,這個電子有一定的機率能穿「牆」而出。那既然電子可以,質子當然也可以,原子也可以……一直到由原子組成的人,在原則上,其實也可以──只不過你能成功穿牆的機率非常非常小而已。
這還不算什麼。日常世界裡的你,在任何一個特定時刻,都只能出現在一個特定的地方,對吧?比如你此時此刻不能既在北京又在哈爾濱。但是在微觀世界裡,電子可以同時出現在所有的地方──它不但能「既在這裡,又在那裡」,而且能同時沿著好幾條不同的路線前進。
日常世界的桌子上不會突然憑空冒出一個蘋果和一個橘子來,你想要水果得自己出去買。但是在微觀世界裡,真空當中可以突然憑空冒出一個電子和一個正電子來,只不過你幾乎不可能抓住它們而已。
微觀的世界,充滿詭祕。
那你可能說,這幫物理學家為什麼非得琢磨這些怪異的東西?難道老老實實地研究我們日常的世界還不夠嗎?
這些怪異行為不是物理學家幻想出來的,它們都是實驗和邏輯推理的結果。為了解釋日常世界的「正常」,你只能接受微觀世界的「不正常」。換一個視角,也許應該說微觀世界的那些怪異行為才是正常的;而我們在日常生活裡的感知,都是大尺度帶來的錯覺。
哪有什麼歲月靜好,不過是微觀的粒子們在替你詭祕前行。
在對微觀世界的詭祕進行探索的過程中,物理學操縱日常世界的能力也愈來愈強。就像修仙小說的主人翁一邊更新世界觀,一邊掌握新法術一樣,認知升級決定了能力升級。
量子力學帶給我們的回報,遠遠超出了所有人的想像。我們終於明白了原子到底是怎麼一回事,能精確推演日常世界的大部分自然現象;我們揭開了原子核的祕密,製造了原子彈,建造了核電廠;我們深入理解了固態物理學,發明了半導體和電腦晶片;我們能精確測量,甚至能操縱單個原子;我們能解釋遠在天邊的白矮星是怎麼一回事……量子力學是這個世界的底層邏輯,哺育了幾乎所有的現代先進科技。
然而物理學的英雄們仍然沒找到量子力學的最終答案。我們可以接受微觀世界的各種行為,但要說規則就是這樣了,那似乎有點不合邏輯。
比如說,一個電子從「同時出現在所有地方」,到「恰好在這裡被人們找到」,完全是一瞬間的事情,甚至可以說根本就不需要時間──那這一瞬間到底發生了什麼呢?什麼樣的事情,可以不花費時間就發生改變呢?
再進一步,這個電子最終在哪裡被找到,居然是完全隨機的。世界上怎麼能有完全隨機的事情呢?為什麼是在這裡而不是在那裡,總得有點原因吧?
有些人──比如愛因斯坦──就懷疑,量子世界種種詭祕的背後,必定還有一個隱藏得更深的,詭祕之主。
愛因斯坦死不瞑目,可是當時已經沒有多少人願意聽他說話了。
在早期的熱鬧後,曾有三十年之久,絕大多數物理學家都認為,繼續探索量子力學的祕密是徒勞的,應該專注在計算和應用上,畢竟現有的量子理論已經夠用了。那些年裡,物理學家「上天入地」,幾乎把人們能想到和想不到的所有自然法則都研究明白了,量子力學只是他們的計算工具而已。
量子力學的應用無處不在,但是人們對量子力學祕密的探索,沉寂了。
好在我們生得晚,還有機會看到這場探索的後續。從二十世紀六、七○年代開始,又有人提出了新的假說,繼續探索那個詭祕之主。新技術允許物理學家做各種巧奪天工的實驗。對這個祕密的探索,現在是一個非常活躍的研究領域。
而物理學家走得更遠、更深之後,詭祕之感不但沒有減弱,反而還加重了。
……(節錄)怎麼解釋這些現象?量子力學背後的詭祕到底是什麼?現在物理學家提出了幾個猜想,一個比一個離奇。
探索仍然在進行之中,沒有人知道最終的答案。但是我們可以肯定,真實世界絕對不是人們平常感知的樣子,而你有權知道真相。現在我站在幾代物理學家的肩膀上,向你彙報我們對這個祕密的探索經過和最新理解。
學習量子力學能給你一個脫離平庸生活、體驗詭祕的視角。我們的解讀不是低幼版也不是簡化版,不胡亂打比方,我將從最基本的概念講起,帶給你量子力學的純正趣味;我承諾不使用中學生水準以上的數學,主要用「物理直覺」說話,但我希望你能在學習過程中積極思考,學一點思辨的技巧;我要講一個探索的故事,你會看到物理學家們是如何一步步刺探未知的,你會學到他們常用的幾個心法。
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