导图社区 《上帝掷掷骰子吗》曹天元 读书笔记
这本书是关于量子力学的前世今生,带着思维导图唤起你对本书的兴趣吧!
编辑于2022-04-24 13:51:51本系列在整理当白话文遇见古诗系列,以白话与古文相对应的形式为主,从两个维度展示相应的优美词句,既能让读者从白话与古文中领略不同语言风格的美与韵味,让读者徜徉在文学的天堂中;又能结合思辨角度更好地理解每一句古今皆宜的优美词句。同时,作者还尽力找出每句古语的作者和出处,这一点比书本内容又升华了。
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《上帝掷骰子吗》 作者:曹天元 出版:北京联合出版公司
书籍介绍 《上帝掷骰子吗?》是中国非常出名的科普作品之一。曾获“吴大猷科普奖”,文津图书奖等奖项,被誉为中国版的《时间简史》。《上帝掷骰子吗》这本书的书名,就来源于爱因斯坦对于量子力学的批评。爱因斯坦和另一位顶尖科学家玻尔的论战,是20世纪最出名的科学争论。爱因斯坦在这场围绕量子力学的对战中说“上帝是不会玩掷骰子游戏的”,他就是在说,量子力学的理论,一定是有问题的,世界不是按照量子力学那套理论来运行的。但事实证明,爱因斯坦错了,上帝真的就是在掷骰子,量子力学彻底颠覆了我们对世界的认知。书名《上帝掷骰子吗》,本身就是一个深刻的哲学命题世界是随机的,由大量的偶然事件组成;抑或是处于某种既定的复杂程序(或可称为一条巨大的因果链)中,万事万物其实都在按照一定的轨迹运行。量子论中的测不准理论就说明了,从最微观层面看,基本粒子的运行无法精确测量,是完全随机的,那么也就说明在此基础上组建的世界也是随机的。 这本书属于通俗的科学史读物,通过一个历时性的纵向视角,介绍了整个量子力学的发展史。量子力学发展过程中的各位代表人物,从普朗克到玻尔到薛定谔再到爱因斯坦,在书中都有出场。量子力学发展过程中的重要事件、各类思想交锋,以及对人类认知所产生的决定性影响,这本书都用非常形象的方式给予了概括。
书籍目录 序 黄金时代 乌云 火流星 白云生处 曙光 殊途同归 不确定性 决战 歧途 回归经典 不等式的判决 新探险 尾声 外一篇 海森堡和德国 原子弹计划 后记 主要参考资料 人名索引
内容梳理 第一部分:量子力学如何颠覆了我们的认知?量子论在最初是怎么冲击经典物理学的? 经典力学、经典电动力学、经典热力学,这三大体系是和谐统一的,成为了经典物理学的三大支柱,牢不可破。经典物理学依赖于微积分,认为一切的自然过程都是连续不断的。但普朗克却发现,能量的传输并不是连续的,而是有一个最小单位,就是量子,爱因斯坦对光电效应的研究等也证实了这一结论。整个经典物理学的大厦因此摇摇欲坠。这种非连续性的概念,说明许多自然过程都不是连续的,这让经典物理学的大厦摇摇欲坠。 第二部分:为什么说量子力学是在“掷骰子”,“骰子”是如何彻底摧毁经典物理学体系的? 薛定谔在研究原子的过程中,得到了一个名震物理学史的著名方程,叫薛定谔波动方程。这个方程里有一个用希腊字母ψ命名的函数,它代表电子在空间中的分布,但人们并不知道它明确的物理意义到底是什么。电子的双缝干涉实验证明,ψ函数代表的不是电子的实际分布,而是代表着一种随机分布,也就是电子在某个地点出现的概率。因为对微观粒子的研究发现,我们不能确定粒子的位置,只能掌握粒子出现的概率,粒子的分布是一个概率事件。这么一来,强调严格因果关系的“决定论”就被打破了。人们发现,概率深藏在宇宙的底层,上帝的确是以掷骰子的方式在维持着宇宙的运行。 第三部分:“不确定性”到底意味着什么,为什么说它不光影响了物理学,还影响了哲学? 另一位科学巨人海森堡还发现,我们连完全确定电子的初始状态这一点,也是做不到的。海森堡在研究量子力学的过程中,使用到了一种很不常见的数学方法,通过推导之后,发现了一个奇怪的方程:简单点来说的话,就是如果用英文字母P来代表电子的速度,Q来代表电子的位置的话,那么P乘以Q却不等于Q乘以P,相当于不符合乘法交换律。之后通过数学计算,海森堡终于确认了自己的猜想:测量速度的误差,和测量位置的误差,二者的乘积一定大于某个常数。意思就是说,如果对速度的测量越精确,那么对位置的测量就越不精确;反过来也一样,对位置的测量越精确,对速度的测量就越不精确。所以,电子的位置和速度,是一种互补关系,就像跷跷板一样,按下这头就翘起那头,我们永远也无法同时确定一个电子的速度和位置。这个原理,就是大名鼎鼎的“海森堡测不准原理”,更准确地说,应该叫“不确定性原理”。 物理学说的是粒子运动测不准。量子物理如此,其实放诸人类的发展史,同样也是测不准的。这就是很多预测都往往失败告终的原因。因为一个粒子的运动如此,一个人的活动,一种生物群体的发展都是测不准的。过去的历史是那样,现在是这样,未来是怎样?正如波普尔所言,这是“哲学的贫困”。哲学是人类文明的精华,也就是人类文化的贫困,宗教的贫困,政治的贫困,科学的贫困,道德的贫困。哲学尚且贫困,尚且不能准确的预知未来,何况其他。物理学不断被推翻的历史,本身也验证了科学自身具有测不准的特性。所以惟科学论者,或者说科学主义本身,也是贫困的,也存在终极意义上的测不准难题。 古代有神话故事,在古代只能是幻想,在今日的科技大发展背景下,则很有可能一一化作现实。这是一方面。另外一方面,哲学,科学和宗教,似乎也正在走向合一,走向高度的统一。宗教聪明处就在这从这种潜在的测不准困惑中搞出一个末日审判来。刀架上来时你别吃惊,早就告诉过你了,会有这一天的。你以为会一直那样下去?不是的,你的总结和分析测不准的。你完了,早就告诉过你了,你不听。宗教家灵性智慧的发达,就在这种地方。然而末日毕竟太远,眼前的问题还是更加重要,今天吃什么?吃得好不好?怎么下蛋?下怎样的蛋更好?这些日日摆在眼前的问题比未来刀架上来的那个时刻更现实,更能给人以紧迫感和痛苦感。这就是科学和宗教的不同,宗教说遥远的以后会有末日审判,会被杀了吃肉,但那是遥远以后的事,目前的问题先解决,这得依靠科学。
原文摘录 不存在一个客观的,绝对的世界。唯一存在的,就是我们能够观测到的世界。物理学的全部意义,不在于它能够揭示出自然“是什么”,而在于它能够明确,关于自然我们能“说什么”。—— 引自章节:第七章 不确定性 根据量子论,世界并非决定论的,也就是说,哪怕我们让两个电子在完全相同的状态下通过双缝,观测到的结果也不一定每次都一样,而是有多种可能。而量子论的数学所能告诉我们的,正是所有这些可能的“系综”,也就是统计预期! 不过,这实在是太掩耳盗铃了。好吧,量子论只给出系综,可是我们对于物理理论的要求毕竟 要比这样的统计报告要高那么一点啊。假如我去找占卜师算命,想知道我的寿限是多少,她却只告诉我:这个城市平均寿命是70岁,那对我来说似乎没有很大的用处啊,我还不如去找保险公司!更可恨的是,她居然对我说,你一个人的寿命是没什么意义的,有意义的只是千千万万个你的寿命的“系综”! —— 引自章节:第十一章 上帝的判决 四 上帝是数学家, 唯一能够描述宇宙的语言是数学! —— 引自章节:后记
书读完了,能让我在量子力学乃至物理学方面有什么精进的话那是不可能的!我只看到了在追求对这个世界真相上许许多多杰出的人们为了离规则更进一步这个过程中的曲折、困难;看到了他们在路途中的自满、迷惘、失望、愤怒、狂喜、决绝;看到了他们得到、失去、建立、崩塌。追求真理本就不是件容易的事情,真相值不值得去查看也还不是一件盖棺定论的事情。 我们的世界是不是上帝一时兴起创造的玩具?当我们需要答案时候上帝是不是掷个骰子告诉我们结果呢?不会有确定的答案的!那么我们为什么要辛辛苦苦地去寻找呢?当你去探寻的时候,探寻的意义已经产生了。