作品简介

以人的尺度走进量子世界,探索数学形式背后的物理现实

★匡正你对量子力学的误解

“薛定谔的猫”是说一只猫可以同时既死又活?不,它其实是在形象地指出量子理论的问题——但事情还没完,这方面的问题,也可以获得打通微观和宏观世界的解释同样,“不确定性原理”也不是在说我们无法准确测量量子世界中的所有量甚至任何量——因为“所有量”并不同时存在!甚至,量子力学讨论的也不是最初意义上的“量子”量子物理学家酷爱修辞术,这给大众带来了很多困难甚至误导。阅读本书,你可以了解到耳熟能详的量子表达,到底是何意义。

★用尽量形象的办法,确实地讲量子力学

为什么观察发生在哪个“环节”很重要?Hmmmm,你可以想象往热水里加速溶咖啡,还是往速溶咖啡上加开水,结果并不完全相同真·量子力学,可能有点难、有点“怪”;但如果你想了解各种量子理论如何解释世界,这些量子理论是在怎样的理论和时代背景下提出的,其本身又该如何解释,那么本书会用尽量好懂的方式,直陈这些问题,而不只是为你介绍相关物理学家的生平和逸事。

★当物理学和哲学相遇

对量子世界的理解,不等于量子世界本身——充分认识到这一区别,才是迈出了正确的第一步,才能理解“波粒二象性”只是量子理论的内容,却未必(甚至很可能不)是“光”本身的情形。各种量子理论只是为了数学计算便利而设,纯乎是人类认知的产物?抑或它们也在追求接近、符合客观的量子世界本身?这些融合了当代物理和哲学认识论、本体论的交叉讨论,彰显了现代科学思维的融贯性和脑力激荡特色。

量子物体具有波粒二象性?能够状态叠加、远程纠缠,呈现出不确定性,甚至开启多世界?薛定谔的猫,真的可以既死又活?甚至,量子世界只存在于人的观察之中?

玻尔、费曼、海森堡、薛定谔、爱因斯坦这些伟大的物理学家也在犯误?——那他们为什么还伟大?

各种量子“理论”迄今都还很怪,在解释力和自洽性方面都还有欠缺,但这不是量子世界“本身”的问题。人类对量子世界的理解,百年来也确实在不断进步:我们可以乐观地说,虽然还有很长的路,但我们正在一点点逼近“真相”。

透过本书,你会一览量子力学理论发展的百年历程,站在科学巨人和精美理论的肩膀上,对量子世界多一丝了解,并对量子理论的应用如“量子计算机”等的前景抱持更为切实、合理于是也更有希望的期待。

菲利普·鲍尔(Philip Ball),物理学博士,化学学士,自由科普作家、播客人、BBC科学史栏目“科学的故事”出品人。曾任《自然》期刊编辑二十余年。创作领域覆盖科学、文化、艺术及其交叉领域。著有《分子》《如何制造一个人》《预知社会》等。

丁家琦,毕业于北京大学物理学院,现从事科学传播工作,译有《发现宇宙》等。

作品目录

  • 01 没人能说出量子力学意味着什么(这本书讲的就是这个)
  • 02 量子力学其实并不关乎量子
  • 03 量子物体既不是波也不是粒子(但有时候还不如是波或者粒子呢)
  • 04 量子粒子并不会同时处于两个态(但有时还不如这样的好)
  • 05 发生了什么取决于我们观察到了什么
  • 06 诠释量子理论的办法有很多(而它们都不怎么讲得通)
  • 07 不管问题是什么,答案都是肯定的(除非答案是否定的)
  • 08 你不能同时知晓所有事
  • 09 量子物体的属性,不必包含在物体自身之内
  • 10 并不存在什么“幽灵般的超距作用”
  • 11 量子达到人类尺度时,就是日常世界
  • 12 你所经历的一切,只是其原因的一份拷贝(还不是一整份)
  • 13 薛定谔的猫生了小猫
  • 14 量子力学可以为技术所用
  • 15 量子计算机不一定能“同时进行多项计算”
  • 16 另一个“量子的你”并不存在
  • 17 物体可能比它们实际所处的状态更“量子”(那为什么它们没有呢?)
  • 18 量子力学的基本定律,可能比我们想的简单
  • 19 我们有可能得到最终答案吗?
  • 致谢
  • 参考文献
  • 人名表
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