【现货速发】量子理论

前言

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—数学，但是，对于准备花一些精力来读完一个卓越发现的普通读者来说，它的许多基本概念还是可以被理解的。写这本书的时候，我考虑的就是这样的读者。本书正文不包含任何数学方程。在后面的简短附录中，我总结了一些简单的数学见解，它们可以给那些有能力消化更多知识的读者提供进一步的启示。（该附录的相关条目在正文中以粗体形式交叉指引。）

75 

·狄拉克讲授其著名剑桥课程的时期，跟在他身边学习量子理论。狄拉克讲座的素材与他的拓荒之作《量子力学原理》基本一致。《量子力学原理》是

·薛定谔发现的。但是，在稍早一点的时间，波动力学已经在正确的方向上迈出了一步，由年轻的法国贵族路易斯·德布罗意王子完成（数学附录

1926 

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“这儿”，一个状态是这支粉笔在“那儿”，而且这是仅有的两种可能性。然而，将粉笔换成电子，在量子世界中电子不仅有“这儿”和“那儿”的态，还有一大堆其他的态。这些态是两种可能性的混合体—一点“这儿”态和一点“那儿”态的叠加。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。正是这种有悖常理的几率叠加区分了量子世界和日常经典物理世界（数学附录

·波尔金霍恩清晰而透彻地探讨了不确定性、不可预见性、波粒二象性以及悬而未决的测量问题等，为量子理论这一物理学*伟大的发现、

·波尔金霍恩19681997

致谢

前言

1经典物理的缺陷

2曙光显现

3日益加深的困惑

4进一步发展

5相聚

6教训与价值

术语表

数学附录

索引

英文原文

·波尔金霍恩清晰而透彻地探讨了不确定性、不可预见性、波粒二象性以及悬而未决的测量问题等，为量子理论这一物理学*伟大的发现、

·波尔金霍恩19681997

序言

李淼

对于我们的世界，科学家有两套体系来解释。

300 多年，这就是牛顿的力学体系，机械论。事实上，这套体系的核心概念至少存在了2000 多年，从亚里士多德开始，认为世界像一个大钟一样一旦上紧了发条，就有条不紊地运行下去，直到永远。这套体系与我们的日常经验吻合，里面的概念都可以用我们眼睛看到的具体事物来实现。

100 年，严格说来是90 年，这就是几位幸运的天才在1925 年前后发现的量子力学体系。根据这套体系，我们人眼看到的并不是世界背后基本的元素，例如一个物体的状态不可以用它的位置和速度来描述。根据海森堡，我们可以谈一个粒子的具体位置，也可以谈它的具体速度，但不能同时谈它的位置和速度。这样，我们熟悉的简单决定论就失效了：当我们知道粒子的位置时，为了预言它下一刻的位置，就必须知道它的速度。不确定性原理告诉我们，这不可能。

不确定性原理完全违背了我们的直觉。但事情不会到此为止，量子论总是给我们带来无穷无尽的麻烦。比如纠缠，这个现象说，相隔遥远的测量结果会互相影响，并且这种影响看起来是瞬时的，这就是量子物体之间神秘的纠缠。但是，你却不能通过这种纠缠实现瞬时通信，更不能实现心灵感应。

还有很多我们无法理解的事情，例如，你无法区别两个电子，它们不同于两个人，可以叫作张三和李四。两个电子确实有两个，但不能被我们标记为甲电子和乙电子。在某个时刻你看到的两个电子，在下一个时刻你已经无法区分谁是谁了。

·波尔金霍恩（John Polkinghorne ）在这本小书中想做的事情。量子世界虽然不可思议，就像该书首页引用的费曼名言“我认为我可以肯定地说，现在没有人理解量子力学”所说的，但如果没有量子论，太阳不会燃烧，原子会四分五裂，我们熟悉的整个世界会四分五裂。

—我们的世界通过事物之间的互相作用不断地分裂成更多的世界，等等。因此，这本书不仅应该推荐给普通人，更应该推荐给物理系的学生和物理系的教授阅读。

确实，阅读了这本小册子之后，我又重新理解了过去以为已经理解的各种理论，多世界也好，测量问题也好，意识在量子世界扮演的角色也好。反正，这是一本值得任何对自然抱有好奇心的人静下心来认真看一遍的书。我个人觉得这本书不那么容易懂，却还是要推荐给大家，书中的每句话都是作者认真思考过的。

·波尔金霍恩。我们读研究生的时候，一些对量子场论和粒子物理学感兴趣的同学就已经熟悉他的名字了。他研究过夸克，以及粒子作用的一些性质。当我陷入超弦理论时，我还阅读了他和别人合著的一本关于粒子散射的名著。尽管他的物理学成就足以引起任何一位同行的敬意，让我觉得不可思议的是，他在中年时放弃了专业物理学家身份，成为一名专业牧师。当然，在成为专业牧师后他并没有放弃物理学，例如你手中的这本书就是他在2002 年出版的。

47 岁，这是1977 年，那时我快高中毕业了。他说，他在25 年的物理学职业生涯中已经做了能够对物理学做的事，他的重要的研究也许已经做了，因此，神职工作应该是好的第二个职业生涯。确实，他在第二个职业生涯中做得十分出色，56 岁时担任了剑桥三一教堂的院长，同时担任皇后学院院长，直到66 岁退休。

26 本，还获得了邓普顿奖金。他认为存在自由意志，这一点我很喜欢，因为我也相信人有自由意志。但他不认为自由意志与量子世界的随机性有关，我却坚定地认为人的自由意志与量子有关，不一定是简单的随机性，也许与霍金的“无界理论”有些关系，我不确定。不管怎样，他是我的一个榜样，成功地实现了第二个职业生涯，当然，我不是有神论者，我的第二个职业生涯将是什么我还很模糊。作为序言，我扯得有点远了，但我觉得了解作者本人对阅读他的著作有帮助。

·波尔金霍恩将人类认识领域一次极为神秘、令人困惑的革新描绘得栩栩如生，使它不再难以理解。

——牛津大学 彼得·阿特金斯

确实，阅读了这本小册子之后，我又重新理解了过去以为已经理解的各种理论，多世界也好，测量问题也好，意识在量子世界扮演的角色也好。反正，这是一本值得任何对自然抱有好奇心的人静下心来认真看一遍的书。

——物理学教授、中山大学