+HISTORY OF QUANTUM PHYSICS 物理史话 上帝掷骰子吗 售天元C1po苦 了号法育出板H
上帝掷骰子吗？ ─量子物理史话 CAPO 著
序 序 如果要评选物理学发展史上最伟大的那些年代， 那么有两个时期是一定会入选的：17世纪末和20世 纪初。前者以牛顿《自然哲学之数学原理》的出版为 标志，宣告了现代经典物理学的正式创立；而后者则 为我们带来了相对论和量子论，并最彻底地推翻和重 建了整个物理学体系。所不同的是，今天当我们再谈 论起牛顿的时代，心中更多的已经只是对那段光 辉岁月的怀旧和祭奠；而相对论和量子论却仍然 深深地影响和困扰着我们至今，就像两颗青涩的橄榄， 嚼得越久，反而更加滋味无穷。 在这里先要给大家讲的是量子论的故事。这个故 事更像一个传奇，由一个不起眼的线索开始，曲径通 幽，渐渐地落英缤纷，乱花迷眼。正在没个头绪处， 突然间峰回路转，天地开阔，如河出伏流，一泄汪洋。 然而还未来得及一览美景，转眼又大起大落，误入白 云深处不知归路…量子力学的发展史是物理学上 2/700
序 2 / 700 序 如果要评选物理学发展史上最伟大的那些年代， 那么有两个时期是一定会入选的：17 世纪末和 20 世 纪初。前者以牛顿《自然哲学之数学原理》的出版为 标志，宣告了现代经典物理学的正式创立；而后者则 为我们带来了相对论和量子论，并最彻底地推翻和重 建了整个物理学体系。所不同的是，今天当我们再谈 论起牛顿的时代，心中更多的已经只是对那段光 辉岁月的怀旧和祭奠；而相对论和量子论却仍然 深深地影响和困扰着我们至今，就像两颗青涩的橄榄， 嚼得越久，反而更加滋味无穷。 在这里先要给大家讲的是量子论的故事。这个故 事更像一个传奇，由一个不起眼的线索开始，曲径通 幽，渐渐地落英缤纷，乱花迷眼。正在没个头绪处， 突然间峰回路转，天地开阔，如河出伏流，一泄汪洋。 然而还未来得及一览美景，转眼又大起大落，误入白 云深处不知归路……量子力学的发展史是物理学上
序 最激动人心的篇章之一，我们会看到物理大厦在狂风 暴雨下轰然坍塌，却又在熊熊烈焰中得到了洗礼和重 生。我们会看到最革命的思潮席卷大地，带来了让人 惊骇的电闪雷鸣，同时却又展现出震撼人心的美丽。 我们会看到科学如何在荆棘和沼泽中艰难地走来，更 加坚定了对胜利的信念。 量子理论是一个复杂而又难解的谜题。她像一个 神秘的少女，我们天天与她相见，却始终无法猜透她 的内心世界。今天，我们的现代文明，从电脑，电视， 手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不 依赖于量子论。但量子论究竟带给了我们什么？这个 问题至今却依然难以回答。在自然哲学观上，量子论 带给了我们前所未有的冲击和震动，甚至改变了整个 物理世界的基本思想。它的观念是如此地革命，乃至 最不保守的科学家都在潜意识里对它怀有深深的惧 意。现代文明的繁盛是理性的胜利，而量子论无疑是 理性的最高成就之一。但是它被赋予的力量太过强大， 以致有史以来第一次，我们的理性在胜利中同时埋下 了能够毁灭它自身的种子。以致量子论的奠基人之一 3/700
序 3 / 700 最激动人心的篇章之一，我们会看到物理大厦在狂风 暴雨下轰然坍塌，却又在熊熊烈焰中得到了洗礼和重 生。我们会看到最革命的思潮席卷大地，带来了让人 惊骇的电闪雷鸣，同时却又展现出震撼人心的美丽。 我们会看到科学如何在荆棘和沼泽中艰难地走来，更 加坚定了对胜利的信念。 量子理论是一个复杂而又难解的谜题。她像一个 神秘的少女，我们天天与她相见，却始终无法猜透她 的内心世界。今天，我们的现代文明，从电脑，电视， 手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不 依赖于量子论。但量子论究竟带给了我们什么？这个 问题至今却依然难以回答。在自然哲学观上，量子论 带给了我们前所未有的冲击和震动，甚至改变了整个 物理世界的基本思想。它的观念是如此地革命，乃至 最不保守的科学家都在潜意识里对它怀有深深的惧 意。现代文明的繁盛是理性的胜利，而量子论无疑是 理性的最高成就之一。但是它被赋予的力量太过强大， 以致有史以来第一次，我们的理性在胜利中同时埋下 了能够毁灭它自身的种子。以致量子论的奠基人之一
序 玻尔(Niels Bohr)都要说：“如果谁不为量子论而 感到困惑，那他就是没有理解量子论。” 掐指算来，量子论创立至今已经超过100年，但 它的一些基本思想却仍然不为普通的大众所熟知。那 么，就让我们再次回到那个伟大的年代，再次回顾一 下那场史诗般壮丽的革命，再次去穿行于那惊涛骇浪 之间，领略一下晕眩的感觉吧。我们的快艇就要出发， 当你感到恐惧或者震惊时，请务必抓紧舷边。但大家 也要时刻记住，当年，物理史上最伟大的天才们也走 过同样的航线，而他们的感觉，和我们是一模一样的。 4/700
序 4 / 700 玻尔（Niels Bohr）都要说：“如果谁不为量子论而 感到困惑，那他就是没有理解量子论。” 掐指算来，量子论创立至今已经超过 100 年，但 它的一些基本思想却仍然不为普通的大众所熟知。那 么，就让我们再次回到那个伟大的年代，再次回顾一 下那场史诗般壮丽的革命，再次去穿行于那惊涛骇浪 之间，领略一下晕眩的感觉吧。我们的快艇就要出发， 当你感到恐惧或者震惊时，请务必抓紧舷边。但大家 也要时刻记住，当年，物理史上最伟大的天才们也走 过同样的航线，而他们的感觉，和我们是一模一样的
附：新浪网友书评 附：新浪网友书评 这可能是最好的时代，这也可能是最坏的时代， 这就是我们正面临的量子幽灵的时代… 2004年初，一部来自民间写手、诞生于网络的 科普作品《上帝掷骰子吗一一量子物理史话》在许多 网站不胫而走。一部20余万字的科普即兴之作，既 非名人轶事也非时事热点，竞能在充斥着浮躁气息的 各大网站、论坛流传，这本身就是不同寻常的。究其 根源，盖因书中涉及的题材内涵极其丰富深远（量子 论的出现比历史上任何一种理论都更彻底地改变了 世界的面貌和人类的思想，是20世纪最为深刻地影 响了人类社会的事件)，特别是作者以其卓越的文笔 将它深入浅出地展现出来。因此本书绝不仅仅是狭义 意义上的科普书，更不只是局限于物理专业的读者。 它兼具科普、哲学、文学、传奇、探险故事、名人传 记等多项功能一一是一本面向具有初中以上文化水 平的各个行业的读者的书；不同爱好的读者都可在书 5/700
附：新浪网友书评 5 / 700 附：新浪网友书评 这可能是最好的时代，这也可能是最坏的时代， 这就是我们正面临的量子幽灵的时代…… 2004 年初，一部来自民间写手、诞生于网络的 科普作品《上帝掷骰子吗——量子物理史话》在许多 网站不胫而走。一部 20 余万字的科普即兴之作，既 非名人轶事也非时事热点，竟能在充斥着浮躁气息的 各大网站、论坛流传，这本身就是不同寻常的。究其 根源，盖因书中涉及的题材内涵极其丰富深远（量子 论的出现比历史上任何一种理论都更彻底地改变了 世界的面貌和人类的思想，是 20 世纪最为深刻地影 响了人类社会的事件），特别是作者以其卓越的文笔 将它深入浅出地展现出来。因此本书绝不仅仅是狭义 意义上的科普书，更不只是局限于物理专业的读者。 它兼具科普、哲学、文学、传奇、探险故事、名人传 记等多项功能――是一本面向具有初中以上文化水 平的各个行业的读者的书；不同爱好的读者都可在书
附：新浪网友书评 中找到自己感兴趣的东西。 如果你是哲学爱好者，希望在宇观和微观层面建 立正确的世界观，让理性的光芒照亮心田…如果你 是文学爱好者，希望在文字间寻求那荡气回肠、诗情 画意的优美意境…如果你是探险爱好者，希望跟随 人类史上最著名的科学大师们共同进行一段探索自 然世界奥秘的心灵旅程，领略那“无限风光在险峰” 的酣畅淋漓…如果你准备学理工科，希望追根溯源 那支撑自然科学大厦的基石…如果你是文科出身， 希望对自然科学最本质的基本思想和理念有所了解 但又畏惧那些理科书籍过于枯燥难懂一一凡此种种， 你都可以跟随本书的向导启程，开始一趟神秘有趣的 心灵之旅。 这是一本激动人心、词章优美、妙趣横生、诱人 深思、以一流的文学笔法相当准确地铨述现代科学的 自然哲学观的作品。作者网名“CAPO”,此书是他/ 她利用业余时间撰写并在网上连载，日积月累大约一 年时间完成的。本人对作者的真实学术背景和身份一 无所知，但毫无疑问，作者具有惊人的广博学识、科 6/700
附：新浪网友书评 6 / 700 中找到自己感兴趣的东西。 如果你是哲学爱好者，希望在宇观和微观层面建 立正确的世界观，让理性的光芒照亮心田……如果你 是文学爱好者，希望在文字间寻求那荡气回肠、诗情 画意的优美意境……如果你是探险爱好者，希望跟随 人类史上最著名的科学大师们共同进行一段探索自 然世界奥秘的心灵旅程，领略那“无限风光在险峰” 的酣畅淋漓……如果你准备学理工科，希望追根溯源 那支撑自然科学大厦的基石……如果你是文科出身， 希望对自然科学最本质的基本思想和理念有所了解 但又畏惧那些理科书籍过于枯燥难懂――凡此种种， 你都可以跟随本书的向导启程，开始一趟神秘有趣的 心灵之旅。 这是一本激动人心、词章优美、妙趣横生、诱人 深思、以一流的文学笔法相当准确地铨述现代科学的 自然哲学观的作品。作者网名“CAPO”，此书是他/ 她利用业余时间撰写并在网上连载，日积月累大约一 年时间完成的。本人对作者的真实学术背景和身份一 无所知，但毫无疑问，作者具有惊人的广博学识、科
附：新浪网友书评 学底蕴和文学才华，该书是过去20年间我国科普领 域一本罕见的精品。 7/700
附：新浪网友书评 7 / 700 学底蕴和文学才华，该书是过去 20 年间我国科普领 域一本罕见的精品
附：新浪网友书评 目录 p2 附：新浪网友书评.5 第01章黄金时代… .13 1.1开场白… .13 1.2上帝的神秘使者一一光.…21 1.3第一次微波战争 .29 1.4第二次微波战争 40 1.5夕阳下最后的华彩乐章.… 54 第02章乌云.… 61 2.1灿烂天空中的两朵乌云.61 2.2黑体辐射的紫外灾变.… 72 23普朗克打开潘多拉盒子.… 80 2.4量子的创生… 88 2.5走向量子时代 99 第03章火流星 .108 3.1光电效应的困惑 .108 3.2爱因斯坦的光量子..115 8/700
附：新浪网友书评 8 / 700 目录 序................................................................................2 附：新浪网友书评......................................................5 第 01 章 黄金时代..................................................13 1.1 开场白.........................................................13 1.2 上帝的神秘使者――光..............................21 1.3 第一次微波战争..........................................29 1.4 第二次微波战争 .........................................40 1.5 夕阳下最后的华彩乐章..............................54 第 02 章 乌云 .......................................................61 2.1 灿烂天空中的两朵乌云..............................61 2.2 黑体辐射的紫外灾变..................................72 2.3 普朗克打开潘多拉盒子...............................80 2.4 量子的创生.................................................88 2.5 走向量子时代..............................................99 第 03 章 火流星 ...................................................108 3.1 光电效应的困惑 .......................................108 3.2 爱因斯坦的光量子 ...................................115
附：新浪网友书评 3.3第三次微波战争 ..…126 3.4卢瑟福模型的“坠毁” .132 3.5伟大的“三部曲” .142 第04章白云深处.…153 4.1玻尔模型 .153 4.2玻尔王朝的衰败.165 4.3革命王子的功勋..………..172 4.4电子居然是个波 ...183 第05章曙光… 193 5.1 BKS的崩溃 ...193 5.2车费规则 .202 5.3曙光己经出现 .213 5.4海森堡的新体系… ...223 5.5大革命的洪流 .232 第06章大一统 ..241 6.1横空出世的薛定谔方程…241 6.2海森堡舌战薛定谔249 6.3波恩笑谈骰子 6.4物理学变成摇奖机器？！…268 9/700
附：新浪网友书评 9 / 700 3.3 第三次微波战争 .......................................126 3.4 卢瑟福模型的“坠毁”.............................132 3.5 伟大的“三部曲” ...................................142 第 04 章 白云深处..................................................153 4.1 玻尔模型 ..................................................153 4.2 玻尔王朝的衰败 .......................................165 4.3 革命王子的功勋 .......................................172 4.4 电子居然是个波 .......................................183 第 05 章 曙光.........................................................193 5.1 BKS 的崩溃...........................................193 5.2 车费规则 ...................................................202 5.3 曙光已经出现............................................213 5.4 海森堡的新体系........................................223 5.5 大革命的洪流............................................232 第 06 章 大一统..................................................241 6.1 横空出世的薛定谔方程.............................241 6.2 海森堡舌战薛定谔 ....................................249 6.3 波恩笑谈骰子............................................260 6.4 物理学变成摇奖机器？！.........................268
附：新浪网友书评 6.5粒子？波？ 280 第07章不确定性 .291 7.1不确定性原理 444a129 7.2你是物理学家？我真为你们惋惜1.304 7.3玻尔的“互补原理” .315 7.4量子论的沼泽.… 325 7.5波函数坍缩？.338 第08章论战 ...349 8.1真假玻色教授 349 8.2爱因斯坦和玻尔之间的决斗359 8.3爱因斯坦的神秘光箱.… .374 8.4EPR佯谬.. 387 8.5薛定谔的猫死在了这个世界 .401 第09章测量问题 .415 9.1“维格纳的朋友” 415 9.2意识使波函数坍缩.… …427 9.3延迟实验与参予性宇宙 .440 9.4多世界解释(MWI) 455 9.5宇宙波函数的演化 .466 10/700
附：新浪网友书评 10 / 700 6.5 粒子？波？................................................280 第 07 章 不确定性..............................................291 7.1 不确定性原理...........................................291 7.2 你是物理学家？我真为你们惋惜!............304 7.3 玻尔的“互补原理”.................................315 7.4 量子论的沼泽............................................325 7.5 波函数坍缩？............................................338 第 08 章 论战 .....................................................349 8.1 真假玻色教授............................................349 8.2 爱因斯坦和玻尔之间的决斗 .....................359 8.3 爱因斯坦的神秘光箱.................................374 8.4 EPR 佯谬...............................................387 8.5 薛定谔的猫死在了这个世界 .....................401 第 09 章 测量问题..................................................415 9.1“维格纳的朋友” .....................................415 9.2 意识使波函数坍缩 ....................................427 9.3 延迟实验与参予性宇宙.............................440 9.4 多世界解释（MWI）.................................455 9.5 宇宙波函数的演化 ....................................466