《上帝掷骰子吗》这本书是关于量子论的故事。量子论是一个极为奇妙的理论:从物理角度来说,它在科学家中间引起了最为激烈的争议和关注;从现实角度来说,它给我们的社会带来了无与伦 …… [ 展开全部 ]
  • 作者:曹天元
  • 出版社:辽宁教育出版社
  • 定价:35.00元
  • ISBN:9787538281774
  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自358页
    在这里要特别感谢热情支持和鼓励过我的那些相识和不相识的网友们。本文会引起如此的热潮,是我所始料不及的,也教我深深感动:虽然时代变迁,带来了无边的喧嚣和烦躁,但人们心中对于自然的好奇和向往,却终究不曾更改。最后,把这篇文章送给那个女孩,以回赠她曾经送给我的那些可爱笑容。
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自356页
    不管事实怎样也好,海森堡的真实形象也许也就是一个普通人——毫无准备地被卷入战争岁月里去的普通德国人。他不是英雄,也不是恶棍,他坚持教授所谓的“犹太物理学”,他对于纳粹的不认同态度也是有目共睹。对于海森堡来说,他或许也只是身不由己地做着一切战争年代无奈的事情。尽管历史学家的意见逐渐在达成一致,但科学界的态度反而更趋于对他的同情。Rice大学的Duck和Texas大学的Sudarshan说:“再伟大的人也只有10%的时候是伟大的……重要的只是他们曾经做出过原创的,很重要,很重要的贡献……所以海森堡在他的后半生是不是一个完人对我们来说不重要,重要的是他创立了量子力学。”在科学史上,海森堡的形象也许一直还将是那个在赫尔格兰岛日出时分为物理学带来了黎明的大男孩吧?
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自350-351页
    “玻尔,我必须知道(盟军的计划)!我是那个能够做出最后决定的人!如果盟军也在制造炸弹,我正在为我的祖国做出怎样的选择?……要是一个人认为如果祖国做谱了,他就不应该爱她,那是错误的。德意志是生我养我的地方,是我长大成人的地方,她是我童年时的一张张面孔,是我跌倒时把我扶起的那双双大手,是鼓起我的勇气支持我前进的那些声音,是和我内心直接对话的那些灵魂。德国是我孀居的母亲和难缠的兄弟,德国是我的妻子,是我的孩子,我必须知道我正在为她做出怎样的决定!是又一次的失败?又一场噩梦,如同伴随我成长起来的那个一样的噩梦?玻尔,我在慕尼黑的童年结束在无政府和内战中,我们的孩子们是不是要再一次挨饿,就像我们当年那样?他们是不是要像我那样,在寒冷的冬夜里手脚并用地爬过敌人的封锁线,在黑暗的掩护下于雪地中匍匐前进,只是为了给家里找来一些食物?他们是不是会像我17岁那年时,整个晚上守着惊恐的犯人,长夜里不停地和他们说话,因为他们一早就要被处决?”
    英国剧作家迈克尔-弗雷恩在戏剧《哥本哈根》中为海森堡设计的台词,展现特殊背景下道德的两难、复杂的人性,充满了戏剧张力。
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自346-347页
    服从,这是德国文化的一部分,在英语世界的人们看来,对付一个邪恶的政权,符合道德的方式是不与之合作甚至摧毁它,但对海森堡等人来说,符合道德的方式是服从它——正如他以后所说的那样,虽然纳粹占领全欧洲不是什么好事,但对一个德国人来说,也许要好过被别人占领,一战后那种惨痛的景象已经不堪回首。原子弹,对于海森堡来说,是“本质上”邪恶的,不管它是为希特勒服务,还是为别的什么人服务。战后在西方科学家中有一种对海森堡的普遍憎恶情绪。当海森堡后来访问洛斯阿拉莫斯时,那里的科学家拒绝同其握手,因为他是“为希特勒制造原子弹的人”。这在海森堡看来是天大的委屈,他不敢相信,那些“实际制造了原子弹的人”竟然拒绝与他握手!也许在他心中,盟军的科学家比自己更加应该在道德上加以谴责。但显然在后者看来,只有为希特勒制造原子弹才是邪恶,如果以消灭希特勒和法西斯为目的而研究这种武器,那是非常正义和道德的。这种道德观的差异普遍存在于双方阵营之中。魏扎克曾经激动地说:“历史将见证,是美国人和英国人造出了一颗炸弹,而同时德国人——在希特勒政权下的德国人——只发展了铀引擎动力的和平研究。”这在一个美国人看来,恐怕要喷饭。
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自345页
    海森堡声称,德国的科学家一开始就意识到了原子弹所引发的道德问题,这样一种如此大杀伤力的武器使他们也意识到对人类所负有的责任。但是对国家(不是纳粹)的义务又使得他们不得不投人到工作中去。不过他们心怀矛盾,消极怠工,并有意无意地夸大了制造的难度,因此在1942年使得高层相信原子弹并没有实际意义。再加上外部环境的恶化使得实际制造成为不可能,这让德国科学家松了一口气,因为他们不必像悲剧中的安提戈涅,亲自来做出这个道德上两难的选择了。这样一来,德国人的科学优势得以保持,同时又捍卫了一种道德地位,两全其美。这种说法惹火了古兹密特。……他认为说德国人和盟国一样地清楚原子弹的技术原理和关键参数是胡说八道。1942年海森堡报告说难以短期制造出原子弹,那是因为德国人算错了参数,他们真的相信不可能造出它,而不是什么虚与委蛇,更没有什么消极。
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自322页
    量子论的出现彻底改变了世界的面貌,它比史上任何一种理论都引发了更多的技术革命。核能、计算机技术、新材料、能源技术、信息技术……这些都在根本上和量子论密切相关。牵强一点说,如果没有足够的关于弱相互作用力和晶体衍射的知识,DNA的双螺旋结构也就不会被发现,分子生物学也就无法建立,也就没有如今这般火热的生物技术革命。再牵强一点说,没有量子力学,也就没有欧洲粒子物理中心(CERN),而没有CERN,也就没有互联网的vvww服务,更没有划时代的网络革命。如果要评选20世纪最为深刻地影响了人类社会的事件,那么可以毫不夸张地说,这既不是两次世界大战,也不是共产主义运动的兴衰,也不是联合国的成立,或者女权运动,殖民主义的没落,人类探索太空……它应该被授予量子力学及其相关理论的创立和发展。
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自312页
    如果DH解释是正确的,那么我们每时每刻其实都经历着多重的历史,世界上的每一个粒子,事实上都处在所有可能历史的叠加中!但一旦涉及宏观物体,我们所能够观察和描述的则无非是一些粗略化的历史,当细节被抹去时,这些历史便互相退相干,永久地失去了联系。比方说如果最终猫还活着,那么“猫死”这个分支就从历史树上被排除了,按照奥卡姆剃刀,我们不妨说这些历史已经不存在于宇宙之中。
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自312页
    考虑薛定谔猫的情况:当那个决定命运的原子衰变时,就这个原子本身来说,它的确经历着衰变/不衰变两种可能的精细历史。原子本身只是单个粒子,我们忽略的东西并不多。但一旦猫被拖入这个剧情之中,我们的历史剧本换成了猫死/猫活两种,情况就不同了!无论是“猫死”还是“猫活”都是非常模糊的陈述,描述一只猫具体要用到1027个粒子,当我们说“猫活”的时候,我们忽略了这只猫与外界的一切作用,比如它如何呼吸,如何与外界进行物质和能量交换,等等。就算是“猫死”,它身上的n个粒子也仍然要和外界发生相互作用。换句话说,“猫活”和“猫死”其实是两大类历史的总和,就像“胜”是“1:0”,“2:0”,“2:1”等历史的总和一样。当我们计算“猫死”和“猫活”之间的干涉时,我们其实穷尽了这两大类历史下的每一对精细历史之间的干涉,而它们绝大多数都最终抵消掉了。“猫死”和“猫活”之间那千丝万缕的联系于是被切断,它们退相干,最终只有其中的一个真正发生!如果从密度矩阵的角度来看问题,则其表现为除了矩阵对角线上的那些经典概率之外,别的干涉项都迅速消减为0:矩阵“对角化”了!而这里面既没有自发的随机定域,也没有外部的“观测者”,更没有看不见的隐变量!
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自309-310页
    当我们观测了电子的行为,并得到最终结果后,我们实际上就构建了一种“粗略历史”。我们可以把它归结成两种:“我们观测到粒子在左”以及“我们观测到粒子在右”。为什么说它们是粗略历史呢?因为我们忽略的东西实在太多了。我们现在只关心我们观测到电子在哪个位置,而不关心任何环境的影响,比如我们站在实验室的哪个角落,今天吃了拉面还是汉堡还是寿司,更不关心当我们进行观测的时候,空气中有多少灰尘沾在我们身上,窗户里射进了多少光子与我们发生了相互作用……从理论上讲,每一种不同的情况都应该对应于一种特定的历史,比如“吃了拉面的我们观察到电子在左”和“吃了汉堡的我们观察到电子在左”其实是两种不同的历史。“观察到电子在左并同时被1亿个光子打中”与“观察到电子在左并同时被1亿零1个光子打中”也是两种不同的历史,但我们并不关心这些,而只是把它们简并到“我们观察到电子在左”这个类别里去,因此我们实际上构建了一个非常粗略的历史。
    现在,当我们计算“我们观测到电子在左”和“我们观测到电子在右”两个历史之间的干涉时,实际上就对太多的事情做了遍历求和。……最后,“我们观测到电子在左”和“我们观测到电子在右”两个粗略历史退相干了,它们之间不再互相联系,而我们只能感觉到其中的某一种!
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自308页
    在量子力学中,我们具体可以采用所谓的“路径积分”(pathintegral)的办法,构造出一个“退相干函数”来计算所有的这些历史。路径积分是鼎鼎有名的美国物理学家费因曼在1942年发表的一种量子计算方法,它本该在我们的史话中占有相当的地位,可惜由于篇幅原因,我们只能对它进行一些简单的描述。基本而言,路径积分是一种对于所有空间和时间求和的办法:当粒子从A地运动到B地,它并不具有经典理论中所描述的那样一个确定的轨道。相反,我们必须把它的轨迹表达为所有可能的路径的叠加!在路径积分的计算中,我们只关心粒子的初始状态和最终状态,而完全忽略它的中间过程。对于这些我们不关心的事情,我们简单地把它在每一种可能的路径上遍历求和,精妙的是,最后大部分路径往往会自相抵消掉,只剩下那些为量子力学所允许的轨迹!费因曼证明,他的路径积分其实和海森堡的矩阵以及薛定谔的波动方程同出一源,是第三种等价的表达量子力学的方法!他本人后来也为此与人共同分享了1965年的诺贝尔物理奖。
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自305页
    我们还记得埃弗莱特的MWI:宇宙在薛定谔方程的演化中被投影到多个“世界”中去,在每个世界中产生不同的结果。这样一来,在宇宙的发展史上,就逐渐产生越来越多的“世界”。历史只有一个,但世界有很多个!当哈特尔和盖尔曼读到格里菲斯关于“历史”的论文之后,他们突然之间恍然大悟。他们开始叫嚷:“不对!事实和埃弗莱特的假定正好相反:世界只有一个,但历史有很多个!”
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自287-288页
    阿斯派克特在1982年的实验(准确地说,一系列实验)是20世纪物理史上影响最为深远的实验之一,它的意义甚至可以和1886年的迈克尔逊-莫雷实验相提并论。但是,相比迈克尔逊的那个让所有的人都瞠目结舌的实验来说,阿斯派克特所得到的结果却在“意料之中”。大多数人们一早便预计到,量子论的胜利是不在话下的。量子论自1925年创立以来,到那时为止已经经历了近60年的风风雨雨,它在每一个领域都显示出了如此强大的力量,没有任何实验结果能够对它提出哪怕一点点的质疑。最伟大的物理学家(如爱因斯坦和薛定谔)向它猛烈开火,试图把它从根本上颠覆掉,可是它的灿烂光辉却反而显得更加耀眼和悦目。从实用的角度来说,量子论是有史以来最成功的理论,它不但远超相对论和麦克斯韦电磁理论,甚至超越了牛顿的经典力学!
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自286页
    全世界的人们都试图重复阿斯派克特的实验,而且新的手段也开始不断地被引入,实验模型越来越靠近爱因斯坦当年那个最原始的EPR设想。马里兰和罗切斯特的科学家们使用了紫外光,以研究观测所得到的连续的,而非离散的输出相关性。在英国的Malvern,人们用光纤引导两个纠缠的光子,使它们分离4公里以上,而在日内瓦,这一距离达到了数十公里。即使在这样的距离上,贝尔不等式仍然遭到无情的突破。另外,按照贝尔原来的设想,我们应该不让光子对“事先知道”观测方向是哪些,也就是说,为了确保它们能够对对它们而言不可预测的事件进行某种似乎不可思议的超距的合作(按照量子力学的预测),我们应该在它们飞行的路上才做出随机的观测方向的安排。在阿斯派克特实验里,我们看到他们以10ns的速度来转换闸门,然而他们所能够使两光子分离的距离12米还是显得太短,不太保险。1998年,奥地利因斯布鲁克大学的科学家们让光子飞出相距400米,这样他们就有了1.3微秒的时间来完成偏振器的随机安排。这次时间上绰绰有余,其结果是如此地不容置疑:爱因斯坦这次输得更惨——30个标准差!
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自283页
    在学界,近百名教授因为“观点”问题离开了岗位,有华裔背景的如钱学森等遭到审查,著名的量子化学大师鲍林被怀疑是美共特务。……最著名的可能就算是奥本海默一案了,奥本海默是曼哈顿计划的领导人,连他都被怀疑对国家“不忠诚”似乎匪夷所思。所有的物理学家都站在他这一边,然而爱德华•泰勒让整个物理界几乎不敢相信自己的耳朵。这位匈牙利出生的物理学家(他还是杨振宁的导师)说,虽然他不怎么觉得奥本海默会做出不利于国家的事情来,但是“如果问题是要凭他在1945年以来的行为来做出明智的判决,那么我可以说最好也不要肯定他的忠诚”,“如果让公共事务掌握在别人的手上,我个人会感觉更安全些的”奥本海默的忠诚虽然最后没有被责难,但他的安全许可证被没收了,绝密材料不再送到他手上。虽然也有少数人(如惠勒)对泰勒表示同情,但整个科学界几乎不曾原谅过这个“叛徒”。泰勒还是氢弹的大力鼓吹者和实际设计者之一(他被称为“氢弹之父”),他试图阻止《禁止地上核试验条约》的签署,他还向里根兜售了“星球大战”计划。他于2003年9月去世,享年95岁卡尔•萨根在《魔鬼出没的世界》一书里,曾把他拉出来作为科学家应当为自己的观点负责的典型例子。
    “麦卡锡主义”时代的大清洗运动……
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  • 2015-12-08 19:50:18 摘录自280页
    1964年,贝尔把他的不等式发表在一份名为《物理的杂志的创刊号上,题为《论EPR样谬》(0nthe Einstein-Podolsky-Rosen Paradox)。这篇论文是20世纪物理史上的名篇,它的论证和推导如此简单明晰却又深得精髓,教人拍案叫绝。1973年诺贝尔物理奖得主约瑟夫森(Brian Josephson)把贝尔不等式称为“物理学中最重要的新进展”,斯塔普(Henry Stapp,就是我们前面提到的,鼓吹精神使波函数坍缩的那个)则把它称作“科学中最深刻的发现"(the most profound discovery in science)。
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