量子物理之旅

1.內容簡介

《上帝擲骰子嗎？量子物理史話》這本書是關于量子論的故事。量子論是一個極為奇妙的理論：從物理角度來說，它在科學家中間引起了最為激烈的爭議；從現實角度來說，它給我們的社會帶來了無與倫比的變化和進步；從科學史角度來說，幾乎沒有哪段歷史比量子論的創立得到了更為徹底的研究。然而不可思議的是，它的基本觀點和假說至今沒有滲透到大眾的意識中去，這無疑又給它增添了一道神秘的光環。

這本書帶讀者進行一趟量子之旅，從神話時代出發，沿著量子發展的道路，親身去經歷科學史上的烏云和暴雨，穿越重重迷霧和險灘，和最偉大的物理學家們并肩作戰。除了回顧基本的歷史背景，還將向著未來探險，去逐一摸索量子論面前的不同道路，闖入人跡罕至的未知境地，和先行者們一起開疆擴土。讓人驚嘆的，不僅僅是沿途那令人眼花繚亂的絢麗風景，更是來自人內心深處的思索和啟示那是科學深植在每個人心中不可抗拒的魅力。

你會知道：

1.用武俠小說般的語言，清晰勾勒量子物理發展風云錄。2.量子究竟是什么？為什么說量子論是上帝在擲骰子？

3.對雙縫干涉實驗、薛定諤的貓、量子糾纏、多重宇宙等硬核知識的生動解讀。

4.量子物理如何影響世界，量子計算機、量子通信…量子物理未來將有哪些應用？

5.牛頓、普朗克、愛因斯坦、玻爾、海森堡、霍金…科學版的《人類群星閃耀時》，兼具科普、哲學、文學、傳奇、探險故事、名人傳記等多項功能。

2.推薦理由

教科書要是能這么有趣就好了！生動的比喻，豐富的八卦，讓艱澀的量子力學顯得平易近人，堪稱學生上課時最想偷看的物理小說！

劉慈欣

量子論的故事本來就跌宕起伏、激動人心，這位身世神秘的中國作家將這段故事演繹得高潮迭起、引人入勝，希望了解量子力學的普通讀者請讀此書。

吳國盛（清華大學人文學院教授、科學史系主任）

生動有趣的量子物理學簡史。作者既不是學物理的，也不是專業作家，但寫出了國內最好的量子物理學通俗讀物。

徐來（“少年得到\"科學總編輯、科普作家）

量子世界像骰子一樣難以預測，迄今還沒有誰敢說真正理解了它，任何科學探險都不如量子之旅驚險和神奇。

董光璧（中國科學院自然科學史研究所研究員）

曹天元這部很特別的《量子物理史話》，可謂獻給國際物理年不可多得的禮物。它比起各地許多紀念性的儀式化（或者叫巫術式）的表演，要實在得多。我相信，相當多的理工科大學生讀了此書后，會加深對量子力學以及整個自然科學的理解。從這個意義上說，此書功德無量。

劉華杰（北京大學哲學系教授）

3.經典書摘

《量子物理史話》本來是筆者利用業余時間發表在網絡論壇上的作品，沒想到讀者反應熱烈，才得以集結成書并出版。十多年來，它受到了很多人的歡迎，這遠遠出乎我的預料，也讓我深深感動。這說明，在這個浮躁喧囂的網絡時代，人們心中對自然的好奇和向往，始終不曾更改。

當然，作為面向大眾的通俗讀物，本書仍以故事性和娛樂性為主。只要大家讀完后，覺得這是一個有趣的故事，就已經是它大的成功。我一直強調：如果科學是一種產品，那么科普就好比是它的廣告。廣告的作用，并不在于讓人了解這個產品的技術細節，只是引發人們對這個產品的購買興趣。因此，本文盡量以歷史敘述為主，同時降低理論的知識門檻。事實上，我僅僅假定讀者具有初中的數學水平和一點點高中物理知識，而就算你對數理完全不通，我也希望你可以從本文中得到一點感染和啟示。然而不可避免地，運用日常化的語言和比喻有時會顯得牽強附會，不符合物理上的嚴格概念。所以，如果各位想要獲得對量子論更好更準確的認識，還是要去參考教科書和專業書籍。因為上帝是數學家，能夠描述宇宙的語言是數學！

時間一晃，離本書第一次出版已經過去了十多年，在這十多年里，科學界又發生了許多重大突破。人們做出了貝爾不等式的無漏洞檢驗，發現了希格斯玻色子和引力波的存在，發明了商用量子計算機，等等。此次再版我做了一些修訂，將一些科學的新進展補充進了正文，希望它能夠跟上時代的發展。

如果要評選物理學發展史上最偉大的年代，那么有兩個時期是一定會入選的：17世紀末和20世紀初。前者以牛頓《自然哲學之數學原理》的出版為標志，宣告了近代經典物理學的正式創立；后者則為我們帶來了相對論和量子論，并徹底推翻和重建了整個物理學體系。所不同的是，今天當我們再次談論牛頓的時代，心中更多的已經只是對那段光輝歲月的懷舊和祭奠。而相對論和量子論卻至今仍然深深地影響和困擾著我們，就像兩顆青澀的橄欖，嚼得越久，反而愈加滋味無窮。

我在這里要給大家講的是量子論的故事。這個故事更像一個傳奇，由一個不起眼的線索開始，曲徑通幽，漸漸地落英繽紛、亂花迷眼。正在沒頭緒處時，突然間峰回路轉、天地開闊，如河出伏流，一瀉汪洋，但還未來得及一覽美景，轉眼間卻又大起大落，誤入白云深處不知歸路…量子力學的發展史是物理學上最激動人心的篇章，我們會看到物理大廈在狂風暴雨下轟然坍塌，卻又在熊熊烈焰中得到了洗禮和重生。我們會看到最革命的思潮席卷大地，帶來了讓人驚駭的電閃雷鳴，同時卻又展現出震撼人心的美麗。我們會看到科學如何在荊棘和沼澤中艱難地走來，卻更加堅定了對勝利的信念。

量子理論是一個極為復雜而又難解的謎題。她像一個神秘的少女，我們天天與她相見，卻始終無法猜透她的內心世界。今天，我們的現代文明，從電腦到激光，從核能到生物技術，幾乎沒有哪個領域不依賴量子論。但量子論究竟帶給了我們什么？這個問題卻至今依然難以回答。在自然哲學觀上，量子論帶給了我們前所未有的沖擊和震撼，甚至改變了整個物理世界的基本思想。它的觀念是如此革命，乃至最不保守的科學家都在潛意識里對它懷有深深的懼意。現代文明的繁盛是理性的勝利，而量子論無疑是理性的最高成就。但是它被賦予的力量太過強大，以致連它的創造者本身都難以駕馭，連量子論的奠基人之一玻爾都要說：“如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論。”

掐指算來，量子概念的誕生已經有一個多世紀，但不可思議的是，它的一些基本思想卻至今不為普通大眾熟知。那么，就讓我們再次回到那個偉大的年代，回顧那場史詩般壯麗的革命吧。我們將沿著量子論當年走過的道路展開這次探險，我們將和20世紀最偉大的物理天才們同行，去親身體驗一下他們當年曾經歷過的那些困惑、激動、恐懼、狂喜和震驚。這將注定是一次奇妙的旅程，我們將穿越幽深的森林和廣袤的沙漠，飛越迷霧重重的峽谷和驚濤駭浪的狂潮。你也許會感到眩暈，可是請千萬跟緊我的步伐，不要隨意觀光而掉隊，否則很有可能陷入沼澤中無法自拔。請記住我的警告。

不過現在已經沒時間考慮那么多了。請大家坐好，系好安全帶，我們的旅程開始了。

（來源：《上帝擲骰子嗎？量子物理史話》，曹天元著，北京聯合出版有限公司，2024年7月版）

4.精彩書評

那一場刀光劍影引人入勝的史事

迷幻列車

當看到海森堡提出了量子的不確定性原理時，我會心地笑了起來，仿佛整本書我就是為了等待這個點位的出現。作為一門學科知識，之前我對量子物理毫無真實的認知，除了最早幾位我感興趣的科學家，像愛因斯坦、霍金等人是這個領域的大家，后來發現，原來在意識與物質世界兩者間，量子物理好似能搭起一座橋梁。

不確定性原理的魅力，在于海森堡提出了觀察者對電子的影響，也就是說，不同的觀察者，不同的觀察時機，哪怕是在同樣嚴格的實驗環境下，電子還是會產生不同的觀測結果，這一下顛覆了物理世界的鐵定規則，不確定，意識對物質的影響，想象一下，這個潘多拉盒子一旦打開，會在物理學界掀起怎樣的風浪！

在量子物理史上，風浪被掀起是很正常的事，沒有風浪中的競逐，也就沒有量子物理學的成長。正因此，在20世紀，量子物理可以說是諾貝爾獎的孵化器，一代又一代的物理學家在上面交鋒交戰，無論勝負，都能得到諾貝爾獎。

海森堡當然也不例外，但重點提到他，有點個人喜好的意味，我欣賞此君的大膽。事關大名鼎鼎的愛因斯坦，盡管他說過“沒有科學的宗教是盲目的，沒有宗教的科學是跛足的”，但愛老堅守在經典物理的陣營，不確定之說，如何能在物理學中出現？

海森堡不但提了出來，還弄了個公式出來。量子物理學就打開了另一道的思維大門，于是讀到埃弗萊特的多宇宙論誕生的段落，你就會發現，科學開始變得如同宗教一般，所謂的宏大，就是它們真的是關于宇宙的知識或智慧的探尋。

多宇宙理論假設了這么一個狀況，就是物體無時無刻不在分裂著，物體的各種可能都存在于分裂出來的每一個物體中，我們得以看到其中對我們有意義的真實或事實，其他的只是平行在我們能看到、感覺到的這個世界之外，與我們發生不了聯系。這個理論繼續發展，到了后來，則解釋為在高速分裂的過程，電子之間各自抵消能量，因此總體上能保持一個我們看得見的不變的事物。

意識的力量、平行宇宙，這些在科幻電影里常用的手段，竟然能成為一項嚴肅的科學，百多年來不斷被研討和推進，這對大多數唯物主義的同志來說實在是匪夷所思。對于我來說，量子物理卻因此而與平常人親近了許多。

經常無來由地猜想：如果宇宙中確實存在一道又一道固定不變的規律，那宇宙應該是一座精細而完美的機器，那操控著這臺機器的那個最初的意識是從哪里來的呢？如果宇宙是在偶然中形成了這樣的機器，又偶然地自我啟動，那這個偶然實在是偶然界中的國王。意識真的不可以融進物質界的規律中嗎？就因為意識是不確定的？從概率上看，一億億個意識的不確定里，也許會有一千方億的意識是相近的，所以這樣的力量該能影響物質界吧？

宏觀到宇宙，微觀到電子，人類科學的研究仿佛還在一定范圍里不斷地沖擊新的上下沿，量子物理學也許就是這個工程的一個“意識體\"帶領著人類去探索、發現。我仍然認為，宇宙是一體的，每個星球、每個人、每個電子，宇宙是一個意識體，就像一個被放大至無限的人體那般。

宇宙就是你，當然也是我。

5.關于作者

曹天元，20世紀80年代出生于上海，畢業于復旦大學和香港大學。以《上帝擲骰子嗎？量子物理史話》開創了科普類寫作新風格。本書獲得科學時報讀書杯科普創作獎、第三屆吳大猷科普獎、國家圖書館文津圖書獎，贏得科普學者的一致贊譽。