你错了，爱因斯坦先生！:牛顿、爱因斯坦、海森伯和费恩曼探讨量子力学的故事

哈拉尔德•弗里奇，著名理论物理学家与科普作家。1971年在慕尼黑工业大学获得博士学位。曾经在斯坦福大学、加州理工学院和欧洲核子研究中心工作，1980年受聘成为慕尼黑大学索末菲教授，2008年退休。他与盖尔曼合作多年，共同为量子色动力学——描述强相互作用的理论——做出了意义深远的奠基性工作。他在大统一理论、味相互作用理论等许多领域都具有原创性的重要贡献。他的科普畅销书被译成多种文字，其中《夸克》《改变世界的方程》拥有众多读者。在20世纪80年代，他制作的名为“微观世界”的电视系列片在常播不衰，影响广泛。

序言

引言

章 量子理论的起点

第二章 原子

第三章 波与粒子

第四章 量子振子

第五章 氢原子

第六章 自旋：一个新量子数

第七章 力与粒子

第八章 元素周期表

第九章 狄拉克方程与反粒子

第十章 电子和光子

第十一章 色夸克和胶子

第十二章 中微子振荡

第十三章 粒子的质量

第十四章 自然界的基本常量

第十五章 结局

物理学家小传

译后记

量子物理学是一门以分子、原子和原子核为研究对象的学科。正是利用这门学科，人们才得以制造出激光器、晶体管、隧道显微镜和移动电话。在当今世界，超过三分之一的国民生产总值源于量子物理学。从事宇宙学和天体物理学研究的物理学家运用量子物理学来探究宇宙的起源和恒星的动力学。量子物理学也为基本粒子物理学奠定了基础。

1963年，我进入莱比锡大学攻读物理学。我在第三学期上了经典力学课，教授所采用的是朗道(Lev Landau)和栗弗席兹(EvgenijLifschitz)的教材，非常好。这门课给我的印象是，任何物理现象都可以用经典力学精确计算出来，起码原则上如此。经典力学的方程相当简单，它们能够唯一地确定一个物理系统的未来。你可以用最小作用量原理推导出这些方程式。该原理指出，只要考虑到一个系统所有可能的变化并用一个作用量来描述它们(此作用量往往是一个简单的量），那么这个系统的时间演化行为就完全确定。凡是在自然界可实现的演化事件，都由那个最小作用量来做主。

一年后学习量子力学课程时，我感到很震惊。我发现物理世界并非像我当初所想象的那样确定而明了。现在什么都不确定了，只能用概率说话。概率是可以严格计算出来的，但不确定性依然存在。在量子力学中，最小作用量原理是无效的。我在理解量子物理学的细节方面遇到了很大困难。

几年之后我来到位于美国帕萨迪纳的加州理工学院从事科学研究工作。在那里我经常和对量子物理学做出过很大贡献的费恩曼(Richard Feynman)讨论物理。费恩曼不止一次跟我说：“没人真懂量子力学，就连我自己也没搞懂。”

我因而意识到应该以更深刻的方式理解量子物理现象，并开始思考这门学科的根本所在。令我着迷的是，量子力学无法对一个物理事件做出断定，而只能给出它将发生的概率。这一点恰如原子和分子的稳定性这个事实可归因于概率解释。倘若什么都像经典力学描述的那样可以严格确定，分子和原子就不会有稳定的状态。

我觉得量子力学绝不仅仅令物理学家着迷。我试图通过这本书和读者分享量子力学的魅力。在物理学史上，始终存在一些举足轻重的发展阶段，使我们得以深入理解物质的结构及其动力学。

牛顿（Isaac Newton)意识到，苹果从树上落下与行星绕太阳运动的原因都可追溯到同一原理，即有质量的物体之间的引力效应。法拉第（Faraday)和麦克斯韦（Maxwell)解释了为什么电、磁和光现象也有相同的起源，即电磁场。

爱因斯坦（Albert Einstein)在其相对论中指出，空间和时间具有相同的属性。在广义相对论(general relativity）中，爱因斯坦把这种想法用于引力，发现空间和时间都是弯曲的，并且引力其实不是……

作者在本书中模仿了伽利略《关于两大世界体系的对话》一书的写作风格，以虚拟的对话形式，让五位不同时代的物理学家展开一系列关于量子力学的起源和发展的热烈讨论，文笔生动有趣、通俗易懂。参与讨论的是牛顿、爱因斯坦、海森伯、费恩曼以及作者本人的化身哈勒尔教授，他们的身份象征了从经典力学到量子力学，再到基本粒子物理学的历史发展脉络，而他们的话题涵盖了现代物理学的很多基本概念和原理。