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【读书笔记】方方
《上帝掷骰子吗》1-10。
然而在一开始的时候,双方的武装都是非常薄弱的。微粒说固然有着悠久的历史，但是它手中的力量是很有限的。光的直线传播问题和反射折射问题本来是它的传统领地,但波动方面军在发展了自己的理论后,迅速就在这两个战场上与微粒平分秋色。波动论作为种新兴的理论,格里马第的光衍射实验是它发家的最大法宝,但它却拖着一个沉重的包袱,就是光以太的假设。这个凭空想象出来的媒介,将在很长一段时间里成为波动军队的累赘。
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》10～16
在光的波动学和粒子学之间夹杂着科学家的爱恨情愁，这里就是牛顿和胡克。胡克和牛顿在历史上也算是一对欢喜冤家。两个人都在力学、光学、仪器等方面有着伟大的贡献。两人互相启发,但是也无须讳言,他们之间存在着不少的激烈争论,以致互相仇视,除了关于光本性的争论之外,他们之间还有一个争执,那就是万有引力的平方反比定律(1SL)究竟是谁发明的问题,在科学史上也是一个著名的公案。再说回牛顿和胡克，由于胡克批评了牛顿，本来在光是粒子还是波的问题上立场并不坚定的牛顿，一赌气就说光是粒子，在《光说》一书中详细论证了光的粒子性。这本书他很早已经完成了，也是在胡克死后牛顿才拿出来印制。
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》16-28
经典物理学理论进入全盛时期物理学征服了世界。在19世纪末,它的力量控制着一切人们所知的现象。古老的牛顿力学城堡历经岁月磨砺风吹雨打而始终屹立不倒,反而更加凸显出它的伟大和坚固来。从天上的行星到地上的石块,万物都毕恭毕敬地遵循着它制定的规则运行。1846年海王星的发现,更是它所取得的最伟大的胜利之一。在光学的方面,波动已经统一了天下,新的电磁理论更把它的光荣扩大到了整个电磁世界。在热的方面,热力学三大定律已经基本建立(第三定律已经有了锥形),而在克劳修斯( Rudolph Clausius)、范德瓦尔斯(J.D Van der waals),麦克斯书,玻尔兹曼和吉布斯( Josiah Willard Gibbs)等天才的努力下,分子运动论和统计热力学也被成功地建立起来了。更令人惊奇的是,这一切都被此相符而互相包容,形成了一个经典物理的大同盟。经典力学、经典电动力学和经典热力学(加上统计力学)形成了物理世界的三大支柱,它们紧紧地结合在一块儿,构筑起了一座华丽而雄伟的殿堂。
这是一段伟大而光荣的日子,是经典物理的黄金时代,科学的力量似乎从来都没有这样地强大,这样地令人神往。人们也许终于可以相信,上帝造物的类秘被饱们所完全掌握了,再没有遗漏的地方。从当时来看,我们也许的确是有资格这样骄傲的,因为所知道的一切物理现象,几乎都可以从现成的理论里得到解释。力、热、光、电,磁…,一切的
切,都在人们的控制之中。
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》28-62
开尔文在20世纪之初提到了物理学里的两朵“小乌云”。其中第一朵是指迈克尔逊一莫雷实验令人惊奇的结果,第二朵则是人们在黑体辐射的研究中所遇到的困境。
我们在这里遇到的是一个相当微妙而尴枪的处境。我们的手里现在有两套公式,但幸的是,它们分别只有在短波和长波的范围内才能起作用。这的确让人们非常地郁闷,就像你有两套衣服,其中的一套上装十分得体,但裤腿太长:另一套的裤子倒是合适了,但
上装却小得无法穿上身,最要命的是,这两套衣服根本没办法合在一起穿,因为两个公式推导的出发点是截然不同的!
正如我们己经描述过的那样,在黑体问题上,如果我们从粒子的角度出发去推导,得到适用于短波的维恩公式,如果从经典的电磁波的角度去推导,就得到适用于长波的瑞利金斯公式,长波还是短波,那就是个问题。 在量子论的故事后面,我们会看见更多这样的意外,这些意外,为科学史添加了一份绚丽的传奇色彩,也使人们对神秘的自然更加兴致勃勃,那也是科学给我们带来的快乐。
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》62-76
虽然自己已经错过了投身于科学的青春年华,不过索尔维仍然对此非常关心,他向能斯特提议说,自己可以慷慨解囊,赞助一个全球性的科学会议,让普朗克、洛仑盘、爱因斯坦这样最出色的物理学家能够会聚一堂,讨论最前沿的科学问题,能
斯特又惊又喜:这不正是一个最好的机会,可以让物理学家们认真地交流一下对于量子和辐射问题的看法吗?于是两人一拍即合,能斯特随即为这件事忙碌地张罗起来。1911年10月30日,第一届索尔维会议正式在比利时布鲁塞尔召开,24位最杰出的物理学家参会。1911年的索尔维会议更仅仅是一个开始而已,未来还会有更多的索尔维会议,在历史上泼成一幅壮丽而雄奇的画卷,记录下量子论最富有传奇色彩的那段故事。1911年的这次会议像是一个路标,历史的众多明暗伏线在这里交错汇集,然后厘清出几条主脉,浩浩荡荡地发展下去。爱因斯坦的朋友贝索( Michele Besso)后来把1911年的会议称为一次“巫师盛会”,也许,这真的是量子魔法师在炫技前所念的最后的神奇咒语?
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》76-83
波尔基于量子模型对于分子建立的行星分子模型，背后的道理却从未深思至此，高中的化学知识涌上心头，转眼已是数十载。无论是光电效应、光的波粒二象性、化学的分子结构、电子运动方式甚至研究生期间才听过的“分形”模型，背后竟然都是量子理论。唯有震惊，这个世界太奇妙，而我太渺小。
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》82-100
波尔的革命是一次不彻底的革命，量子的假设并没有得到决定性的作用。在波尔提出的“行星”式分子结构模型中其实存在着随机性和确定性的矛盾。德布罗意博士论文证明了电子是个波？！并且凭借这篇博士论文获得了诺贝尔奖。现在的问题是，电子到底是粒子还是波？光到底是粒子还是波？你我到底是粒子还是波？整个物质世界是粒子还是波？
在另一边,微粒和波动打得烽火连天,谁也奈何不了谁,长期的战争已经使物理学的基础处在崩遗边缘,它甚至不知道自已是建立在什么东西之上。
当时有一个流行的笑话:“物理学家们不得不在星期一三五把世界看成粒子,在二四六则把世界看成波。到了星期天,他们干脆就待在家里祈祷上帝保佑。”
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》100-122
大家冷静点,大家冷静点,海森堡摇晃着他那漂亮的头发说,我们必须学会面对现实,我们已经说过了,物理学,必须从唯一可以被实践的数据出发,而不是靠想象和常识习惯。我们要学会依赖于于数学,而不是日常语言,因为只有数学才具有唯一的意义,才能告诉我们唯一的真实,我们必须认识到这一点:数学怎么说,我们就得接受什么,如果数学说lxⅡ≠ⅡxI,那么我们就得这么认为,哪怕世人用再讽的口气来讥笑我们,我们也不能改变这一立场。
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》122-135
打个不太恰当的比方,矩阵方面提倡彻底的激进的改革,据弃旧理论的直观性,以数学为唯一基础,是革命的左派。而波动方面相对保守,它强调继承性和古典观念,重视理论的形象化和物理意义,是革命的右派。这两派的大战将交织在之后量子论发展的每一步中,从而为人类的整个自然哲学带来极为深远的影响。
从粒子的运动方程出发,一个是从波动方程出发罢了,而光学和运动学,早就已经在哈密领本人的努力下被联系在了一起,这当真叫做“本是同根生”了。很快人们已经知道,从矩阵出发,可以推导出波动函数的表达形式来,面反过来,从波函数也可以导出我们的矩阵,1930年,状拉克出版了那本经典的量子力学教材,两种力学被完美地统一起来,作为个理论的不同表达形式出现在读者面前。
物理学界的空气业已变得非常火热。经典理论已经倒塌了,现在矩阵力学和波动力学两座大厦拔地而起,它们之间以某种天桥互相联系,从理论上说要算是一体。可是,这两座大厦的地基却仍然互不关联,这使得表面上的亲善未免有那么一些口是心非的味道
而且,波动和微粒,这两个300年来的宿敌还在苦苦交战,不肯从自己的领土上后退步。双方都依旧宣称自己对于光,电。
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》135-150
可是,现在有人说,物理不能预测电子的行为,它只能找到电子出现的概率，无论如何,我们也没办法确定单个电子究竟会出现在什么地方,我们只能猜想,电子有90%的可能出现在这里,10%的可能出现在那里。这难道不是对整个物理历史的挑衅,对物理学的光荣和尊严的一种侮辱吗?
可以说决定论的兴衰浓缩了整部自然科学在20世纪的发展史。科学从牛顿和拉普拉斯的时代走来,辉煌的成功使它一时得意忘形,认为它具有预测一切的能力,决定论认为万物都已经由物理定律所规定下来,连一个细节都不能更改。过去和未来都像已经写好的剧本,宇宙的发展只能严格地按照这个剧本进行。
矜持的决定论在20世纪首先造到了量子论的严重挑战,随后混沌动力学的兴起使它彻底被打垮,现在我们已经知道,即使没有量子论把概车这一基本属性赋予自然界,就牛顿方程本身来说,许多系统也是极不稳定的,任何细小的干扰都能够对系统的发展造成极大的影响,差之毫厘,失之干里,这些干扰从本质上说是不可预测的,因此想凭借牛领方程来预测整个系统从理论上说也是不可行的。典型的例子是长期的天气预报,大家可能都已经听说过洛伦兹( Edward Lorenz)著名的“蝴蝶效应”:哪怕一只蝴蝶轻微地扇动它的翅膀,也能给整个天气系统造成戏刷性的变化(最好莱鸡还以此为名拍了部电影),现在的天气预报也已经普遍改用概季性的说法,比如“明天的降水概串是20%”。
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》150-176。
测不准原理，也叫不确定性原理：海森堡若有所思地说,“这里的问题是理论限制了我们能够观测到的东西,白不是实验导致的误差。同时测量到准确的动量和位置在原则上都是不可能的,不管科技多发达都一样。就像你永远造不出水动机,你也水远造不出可以同时探测到p和q的显微镜来。不管今后我们创立了什么理论,它们都必须服从不确定性原理,这是个基本原则,所有的后续理论都要在它的监督下才能取得合法性。我们的结论是,讨论哪个是“真实”毫无意义。
我们唯一能说的,是在某种观察方式确定的前提下,它呈现出什么样子来,我们可以说,在我们运用肉眼的观察方式下,马呈现出白色。同样我们也可以说,在戴上眼镜的观察方式下,马呈现出红色,色盲也可以声称,在他那种特殊构造的感光方式观察下,马是红色,至于马“本来”是什么色，完全没有意义。甚至我们可以说,马“本来的颜色”是子虚乌有的。我们大多数人说马是白色只不过我们大多数人采用了一种类似的观察方式罢了,这并不指向一种终极真理。
电子也是一样,电子是粒子还是波?那要看你怎么观察它,如果采用康普顿效应的观察方式,那么它无疑是个粒子:要是用双缝来观察,那么它无疑是个波,它本来到底是个粒子还是波呢?又来了,没有什么“本来”,所有的属性都是同观察联系在一起的,让本来”见鬼去吧。但是,一旦观察方式确定了,电子就要选择一种表现形式,它得作为一个波或者粒子出现,而不能再暖睐地混杂在一起。
波和粒子在同一时刻是互斥的,但它们却在一个更高的层次上统一在一起,作为电子的两面被纳入一个整体概念中。这就是玻尔的的互补原理( The Complementary Principle),它连同波恩的概率解释,海森堡的不确定性,三者共同构成了量子论”哥本哈根解释”的核心,至今仍然深刻地影响着我有们对整个字宙的终极认识。我们的时间是以概率的形式存在的，但是当我们开始观察的时候，概率事件开始坍缩成唯一的可被观察的结果。也就是我们熟知的“薛定谔的猫”，它处于生和死叠加的概率里，一但打开箱子开始观察，那它就变成了唯一确定的事情。一切皆有可能，原来是一个物理命题！
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》178-198
物理学的传奇故事往往是用来哄孩子的故事，比如牛顿的苹果，伽利略的比萨斜塔实验还有阿基米德王冠称重实验。
可是,伽利略真的在比萨斜塔上做过这次实验吗?
翻阅所有的历史资料,我们发现这个故事的唯一来源就是维瓦尼的记述。当然伽利略的著作中曾经描述过类似的实验,不过他并未指明说是在比萨做的,如果真的有过这样一次轰动的实验的话,在当时人们的记述中应当留下一些蛛丝马迹,可惜历史学家们从来没有找到过其他可以佐证的材料,这使得维瓦尼成了一条尴尬的孤证,从时间上看,维瓦尼自1638年起才成为伽利略的助手,而当时离开所谓的斜塔实验已经有羞不多50年的光阴。这就更增加了人们的疑惑。
阿基米德的王冠称重故事也是后人编撰的传奇故事。
把工冠和纯金放进尽可能窄的桶里(王冠直径20cm,则桶口的面积最小是314cm2),王冠能造成0.206cm的水位上涨,纯金则是0.165cm,相比之下,落羞只有0.041cm,也就是0.4毫米!不要说阿基米德时代,就算在现代的中学里,要测出这样一个差值都是相当困难的!而且,任何其他因素,比如水的表面张力,水中的气泡等都能轻易地造成同等的误差,这造成了该方法实际上的不可行于,我们的计算还是宽松的:假如王冠再轻一点,掺的银子再少一点,或桶再大一点的话,差值就更加微小了。实践上的难度智且不论,罗马建筑师的木意在于颂扬阿基米德的天才成就,然而这个检测方法却是异常拙劣的!更糟糕的是,这里面却没有用到阿基米德本人的伟大发现浮力定律!其实,如果想称阿基米德的王冠,我们有一种最简单的方法:直接用提秤,把王冠和在空气中同等重量的纯金同时放到水中去称量!因为王冠的体积大,受到的浮力相对也大,所以在水中王冠就会显得比金子要轻,提种的这端会翘起!如果要使两者在水中保持平衡的话,我们需要在空气中重1012.8g的纯金才行,相对来说,12.8g的差距是容易测量,我们甚至能从中轻易地得到|掺银的比例。而最关键的是,这才是阿基米德伟大之处的真正体现:浮力定律!
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》199-214薛定谔的猫。
“坍缩”则是它在某个方向上的投影。然而是什么造成这种投影呢?难道是我们的自由意识?
换句话说,因为一台仪器无法“意识”到自己的指针是指向左还是指向右的,所以它必须陷入左/右的混合态中。一只猫无法“意识”到自己是活着还是死了,所以它可以陷于死/活的混合态中。但是,你和我可以“意识”到电子究竟是左还是右,我们]是生还是死,所以到了我们这里波函数终于彻底坍缩了,世界终于变成现实,以免给我们的意识造成混乱。
疯狂?不理性?一派胡言?难以置信?或许每个人都有这种震惊的感觉。自然科学,这个自诩是最客观的法官，现在居然要把人类的意识,或者换个词“灵魂”放在宇宙的中心。
《时间之箭》书中讲到了维格纳的主张,但在这本书的中文版里,译者特地加了一个“读者存照”,说这种基于意识的解释是“牵强附会”的,它声称观测完全可以套测量仪器作出,因此是“完全客观”的。但是这种说法是然也站不住脚,因为仪器只不过给冯诺伊曼的无限复归链条增添了一个环节而已,不观测这仪器,它仍然处在叠的波函数中,可问题是,究竟什么才是“意识”?这带来的问题比我们的波函数本身还要多得多。
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》220
延迟实验说明，宇宙的历史，可以在他已经发生后才被决定究竟是怎样发生的！我们的观测行为本身就是我们参与了宇宙的创造过程。
人择原理:不管这个宇宙有什么样的性质也好,它必须要使得智能生物可能存在于其中,不然就没有人来问“宇宙为什么是这样的?”这个问题了,随便什么问题也好,你首先得保证有一个“人”来问问题,不然就没有意义了。
参与性宇宙是增强的人择原理,它不仅表明我们的存在影响了宇宙的性质,更甚,我们的存在创造了字宙和它的历史本身!可以想象这样一种情形:各种字宙常数首先是一个不确定的叠加,只有被观测者观察后才变成确定。但这样一来它们又必须保挂在某些结确的范围内,以便创造一个好的环境,令观测者有可能在观察它们!这似乎是个逻辑循环:我们选择了字宙,宇宙又创造了我们。这件怪事叫做“自指”或者“自激活”(self- exeiting),意识的存在反过来又创造了它自身的过去!
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》
量子论的“多世界解释”，这里认为宇宙是分裂的，也就是我们熟知的“平行宇宙”理论：如果波函数没有坍缩,则它必定保持线性叠加。电子必定是左/右的叠加,但在现实世界中从未观测到这种现象。
有一个狂想可以解除这个可憎的诅咒,虽然它听上去真的很疯狂,但慌不择路。,我们已经是 nothing to lose(一无所有),失去的只是桎格,但说不定赢得的是整个世界呢?
让我们鼓起勇气呐喊:是的!电子即使在观测后仍然处在左/右的叠加中,只不过我们的世界本身也是这叠加的一部分!当电子穿过双缝后,处于叠加态的不仅仅是电子,还包括我们整个世界!也就是说,当电子经过双缝后,出现了两个叠加在一起的世界,在其中的一个世界里电子穿过了左边的狭缝,而在另一个世界里,电子则通过了右边的狭缝。
波函数无须“坍缩”,去随机选择左还是右,事实上两种可能都发生了!只不过它表现为整个世界的叠加:生活在一个世界中的人们发现在他们那里电子通过了左边的狭缝。
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》
1.量子计算机用量子比特（qubit）替代原有bit，每个bit处于0和1的叠加状态，就是2的10次方个处理单位，比普通的一组十位二进制数据内涵扩大很多。并且它是并行运算，因此它执行复杂性降低，效率大大提高。2.量子计算可以用于计算机密匙的破解，也可以用于“量子加密技术”
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》
1986年三位物理学家在《物理评论》发表题为“围观和宏观系统的统一动力学，完全基于随机过程，全面开创了GRW理论，也称为“自发定域理论”。假定任何系统不可能完全孤立，会很容易从一个平衡的概率状态变为确定的一种状态。并且只需要极短的时间就会发生状态的定域。这个模型和我现在涉猎的“沙堆模型”、“森林模型”、“遗传病模型”等失效的级连失效问题颇为相近。看来看了两年的科研论文没白看啊，为读懂这本书贡献了力量[捂脸]
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》298
如果历史的颗粒太细，他们会发生互相干涉，就无法把它们区分开。但是如果用足够“粗”的粒子分开两种历史，他们之间就不再相互干涉，也就是“退相干”，也叫“一致历史”。比如预测世界杯的胜负平，而不是去预测每场比赛的得分，那么这样更简单，三个元素互斥且构成完整的概率1。
【读书笔记】
《上帝掷骰子吗》完
分子领域的化学键和轨道杂化、材料科学的超导和超流、固体物理的凝聚态物理等等发现都离不开量子论。总之，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,DA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CER也就没有互联网的www服务,更没有划时代的网络革命。甚至是比“相对论”的发现更为实用有效的发现。 本书最后讲了一个有趣的历史，海森堡与原子弹擦肩而过，其实是因为他在计算中犯了一个小错误，从而错误的估计了需要的铀235的重量。这部分内容被写为《哥本哈根》，我觉得估计和《风声》一样好看值得期待。
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