量子时刻(奇妙的不确定)/科学新经典文丛
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作者阿尔弗雷德·沙夫·戈德哈伯
出版社人民邮电出版社
ISBN9787115424198
出版时间2016-07
装帧其他
开本32开
定价45元
货号3581058
上书时间2024-10-20
商品详情
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作者简介
阿尔弗雷德·沙夫·戈德哈伯，美国石溪大学物理杨振宁理论物理研究所教授，美国物理学会会员，他的研究范围包括基本粒子和宇宙学。
罗伯特·P.克里斯，《物理世界》的专栏作者，美国石溪大学哲学系教授，英国物理学会会员，美国物理学会会员。他撰写、合著、翻译、编辑过《伟大的方程：科学中的突破，从毕达哥拉斯到海森堡》等十多本著作。
刘朝峰，中国科学院高能物理研究所副研究员，2011年入选中国科学院青年创新促进会会员。研究方向为格点量子色动力学，近年来的工作包括夸克味物理相关的格点计算。
目录
引言
第1章 牛顿时刻
插节 大设计
第2章 一个像素化的世界
插节 普朗克引入量子
第3章 量子跃迁
插节 玻尔用量子跃迁让原子运转起来
第4章 随机性
插节 爱因斯坦演示上帝怎样掷骰子
第5章 全同性的问题：还没有掉的量子鞋
插节 泡利与不相容原理，玻色与玻色子
第6章 鲨鱼和老虎：矛盾体
插节 薛定谔的地图与海森堡的地图
第7章 不确定性
插节 不确定性原理
第8章 实在性破碎了：立体主义和互补性
插节 互补性、客观性以及双缝实验
第9章 不行
插节 约翰·贝尔和他的定理
第10章 薛定谔猫
插节 边界战争
第11章 兔子洞：对平行世界的渴望
插节 多重宇宙
第12章 拯救物理
结语 现在时刻
注释
参考文献
图片及引文出处
致谢
内容摘要
量子这个想法于20世纪早期诞生在物理学的一
个偏远角落里，它说能量是一份一份具有有限大小的而不是无限可分的。这在大众的想象中植入了丰富的比喻和象征。量子意象和语言现在就像一连串无穷无尽的光子一样轰击着我们。诸如平行宇宙、量子跃迁
、不确定性原理以及薛定谔猫这样的说法不断出现在漫画、电影、小说、哲学、艺术以及日常生活中，被每一代新的艺术家和作家重新解释。
量子跃迁是大还是小？不确定性原理有多不确定？这种量子词汇的密集轰击是做作古怪的，抑或是我们思考方式的一个根本改变？在《量子时刻（奇妙的不确定性）》这本开创性的图书中，哲学家罗伯特·P.克里斯和物理学家阿尔弗雷德·沙夫·戈德哈伯把量子从科学理论到公众理解的艰难之路生动地展现在我们面前。他们追溯了量子理论的发展历程，对比分析了量子领域和传统领域的不同之处，探讨了量子在每件事物中的表现形式，揭示了量子世界的奇异之处及其对科学和当代世界的影响。科学和人文领域的读者都可以从中受到启发。
精彩内容
“量子跃迁”这个概念在很大程度上是由尼尔斯·玻尔在将量子思想应用于原子理论时引入物理学的。
尼尔斯·玻尔是物理学上的传奇人物，20世纪最
有影响的科学家之一。他有一张长长的、椭圆形的脸，两颊粗大，一头浓密的卷发从前额开始直直地梳向脑后。从体格上来说，玻尔气势逼人，看起来冷漠严厉，但他的同事知道他是一个和蔼和惯于深思的人。
玻尔具有一种不懈的甚至大胆的好奇心，就像他的学生、俄罗斯裔美国物理学家乔治·伽莫夫讲述的故事那样。玻尔和他的学生们一样喜欢看好莱坞西部片。
玻尔注意到，尽管这些电影中的反面人物总是先拔枪，但好人仍然总是能做到先射击并干掉坏蛋。玻尔很好奇这背后的原因，他提出一个理论说这有心理上的因素：先拔枪的反面人物需要思索，这会让他的行动变慢，而正面人物是在不自觉地、反射式地行动，因此动作更快。伽莫夫和他的同学们半信半疑。第二天，伽莫夫到玩具店买了两支西部风格的玩具手枪和两副枪套，坚持要玻尔用实验来验证他的理论。伽莫夫说：“我们和玻尔互相射击，他演英雄，他把所有的学生都‘干掉’了。”科学史书通常援引玻尔对物理学的主要贡献为“玻尔原子”。他在1912年到1914年间使用当时新近出现的量子思想来解答卢瑟福的发现所提出的问题：一
个原子中的正电荷居于一个非常小的、有质量的“核心”中。但是玻尔的传奇地位来自于他和别人一对一
交谈时的热烈程度。玻尔习惯通过大声说话来思考。
他会吸引一位学生、朋友或者同事一起做漫长的散步，然后不是开始一段对话，而是开始无休止地阐述他的想法，陈述，再次思辨，然后又从头开始陈述。如
果同行者反对，他会反复迫使他们重新思考他们的原
理。如果玻尔感觉到他们不同意，他的声音会变得越来越大，而且在没有确定他们投降之前一直不会停下来。他曾逼迫埃尔温·薛定谔暂时撤回他的想法，而维尔纳·海森堡有一次在玻尔无休止的发问下被整哭了。对玻尔最有挑战性的、令其沮丧的对话者是阿尔伯特·爱因斯坦。这两个人进行了一场关于量子理论基础的长时间辩论，一直持续到爱因斯坦于1955年去世。我们在后面的章节中会提到。
仅仅在博士论文答辩两年之后，玻尔就提出了他那革命性的原子模型。他的博士论文于1911年在哥本哈根大学完成，主题与电子有关。借助于嘉士伯酿酒公司提供的一项资助（资助丹麦的优秀学生），玻尔来到英国剑桥的卡文迪许实验室。当时实验室的负责人是帮助发现了电子的实验学家约瑟夫·约翰·汤姆逊，但是汤姆逊没觉得玻尔的研究让人感兴趣，他对这个固执的丹麦人兴趣不大。1911年年底，玻尔在一
次访问曼彻斯特时碰到了欧内斯特·卢瑟福。卢瑟福当时是世界上研究放射现象的第一流实验学家，他们俩发现彼此可以更好地合作。几个星期后，玻尔决定离开卡文迪许实验室，加入卢瑟福的实验室。1912年3月，玻尔搬到了曼彻斯特。在这里，玻尔为物理学的一次革命打下了基础，他将量子与原子结构结合到一起。历史学家约翰·海尔布伦写道：“玻尔的这次搬迁象征着一个时代的结束和另一个时代的开始。”在那个时候，物理学家们仍然只能猜测原子是如
何构成的。汤姆逊的工作表明原子里有称为电子的、
带负电荷的粒子。质子（一种带正电荷的粒子）的存在已经被人提出，但还没有被广泛接受。卢瑟福提出原子里所有的正电荷都处于中心的核里，他认为电子绕着核旋转，有点像行星绕太阳运行的方式。但是这个想法没有引起多少注意，甚至连卢瑟福自己也没有大力推广这个想法。1911年索尔维会议（卢瑟福参
加了这个会议）的论文集里没有提到这个想法，而当时的科学期刊和通讯也只是简单提及。
科学家们有充足的理由对此持怀疑态度。电荷和行星不一样，当电荷在另一个电荷的影响下旋转时，它们会辐射能量。卢瑟福原子模型里的电子将很快降低它们的轨道，然后螺旋似的掉进核中。按照传统的运动定律和相互吸引作用，卢瑟福的想法行不通。
但是玻尔感觉到，量子在使原子稳定下来的过程中扮演了某个奇特的角色。他不是第一个这么想的人。玻尔有一次回忆道：“试图将普朗克的想法和这些事情联系起来的尝试正流传开来。”但是玻尔处境独特，从而发现了解决这个问题的正确途径。他非常了解卢瑟福的模型，知道关于量子的最新信息。1912年，在迈出了勇敢的几步后，玻尔找到了答案。
为什么电子不能绕核做任意它们喜欢的轨道运动，就像行星绕太阳运行一样？为什么它们没有辐射能量？玻尔感觉到，答案也许不得不与作用量的量子联系起来，即与相空间是一小块一小块的这个事实联系起来。作用量与能量乘以时间有关。在牛顿学说的世界里，作用量是连续变化的，说它有原子性的暗示是异乎寻常和难以构想的。当时一位著名的科学家写道：“设想一个世界中的作用量是有原子性的这种尝试会将心智引入一种无望的混乱状态。”玻尔的直觉正好相反，作用量的量子化也许能解释原子的稳定性。
为了证明这一点，他必须找到在原子里旋绕的电子的动能和它的频率之间的联系。玻尔很激动，给卢瑟福发了一个有关这个想法的备忘录，尽管他承认要给这个想法找到一个“机械学的基础”（即一个模型）是“无望”的。玻尔在写给他的兄弟哈拉尔德的信中写道：“也许我已经发现了一点有关原子结构的东西，但不要向任何人说起这件事情。”P58-61
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