找到量子科学的乐趣
普朗克、爱因斯坦、玻尔、海森堡、狄拉克、薛定谔....一个个响亮的名字,他们是现代物理学史上闪耀的巨星,开创了一个量子理论的新时代!
《量子理论》一书来自牛津通识读本系列,其作者约翰·玻尔金霍恩是剑桥大学物理学教授,皇后学院院长,年轻时曾跟随保罗·狄拉克学习量子物理,他将展示一个令人惊奇的量子物理世界。
理查德·费曼曾经说过“我认为我可以肯定地说,现在没有人理解量子力学”。费曼大概是史上最伟大的量子物理学家之一了,连这样的天才都这样说,我们这些普通人还有什么机会呢?
别放弃,其实费曼并不是说量子力学太复杂而无法理解,而是与经典力学相比,量子力学太奇怪了。以至于物理学家尼尔斯·玻尔,谈到量子力学时,“只能用诗性的语言来表达”
在六章的篇幅中,前面作者将捋清了量子物理各个阶段的发展脉络,梳理量子的基本概念和性质,都是干货,而后边则涉及到量子理论的进一步发展,包括相对论量子理论、量子场论等等。
费曼说过,他研究物理不是为了名利或奖项,只是为了其中的乐趣。享受量子理论的乐趣,不是理论物理学家的专项,普通读者也可以来尝试。本书的正文不包含任何数学方程,但是有清晰的指示图和物理学家的轶事,读下来还是可以的,但是要想完全明白还是需要一定的物理和数学基础的。在书后总结了简单的数学见解,同时本书的另一半是英文原文部分,附录中还有量子物理术语、数学附录和条目索引,有余力的朋友可以深入了解一下。
人们曾经对于经典物理充满自信,以至于拉普拉斯的断言:如果拥有无限的计算能力,并且知道某一时刻所有粒子的位置,人类就可以利用牛顿方程预测整个宇宙的未来,并且可以同样确定地反推宇宙的过去。
随着光谱 研究、紫外灾难黑体辐射、光电效应、核型原子的相继出现,经典物理学大厦出现了裂缝,新的时代来了!
其中
柏林物理教授马克斯·普朗克的黑体辐射研究
阿尔伯特·爱因斯坦的光量子假说。 认真对待光量子的存在,就可以揭开光电效应的神秘面纱,最终爱因斯坦因为这个发现被授予诺贝尔奖。
卢瑟福和他的同事们则发现了原子核;
还有海森堡的矩阵力学 vs薛定谔的波动力学....
印象尤为深刻的是保罗狄拉克在剑桥大学授课的描述,
“他拿起一支粉笔,折成两半,一段放在讲台的这一边,一段放在讲台的那一边。从经典的角度看,“这儿”和“那儿”是两种仅有的可能性,把粉笔换成电子,在量子的世界存在很多其他的态,量子理论允许态的混合叠加,但是在经典物理中态是彼此排斥的。”
科学上的轶事
海森堡趁玻尔的不在的时候发表论文,然后玻尔回来了发现了海森堡犯下的一个错误,幸好是可以改正的。不过,这个错误他以前就犯过,那么他后来还会犯么?就如著名的《哥本哈根》之谜,海森堡是历史学家不想放过的物理学家!
还有诸多问题
量子理论和相对论可以统一么?
当量子力学展示出几率特征时,为何德布罗意和薛定谔两人都对量子物理大失所望呢?
坚持“上帝不会掷骰子”的爱因斯坦在和以玻尔为首的哥本哈根学派论战中屡败屡战,究竟谁是对的呢?
费曼说,“必须将量子力学整体吞下,而不必担心它的味道或者是否可以消化。”值得反复阅读的科普通识读本,《量子理论》还不错。
PS:我找到那些书中提到的物理学家的照片,是他们意气风发的开创了一个新的世界!