上帝掷骰子吗？

出版时间：2011-4  出版社：辽宁教育出版社  作者：曹天元  
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前言

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，宣告了近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，今天当我们再次谈论起牛顿的时代，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。我在这里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，一泻汪洋。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最激动人心的篇章，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，却更加坚定了对胜利的信念。量子理论是一个极为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，从电脑到激光，从核能到生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。但量子论究竟意味着什么？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，以致连它的创造者本身都难以驾驭，以致量子论的奠基人之一玻尔（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，量子概念的诞生已经超过整整100年，但不可思议地是，它的一些基本思想却至今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，去回顾一下那场史诗般壮丽的革命吧。我们将沿着量子论当年走过的道路展开这次探险，我们将和20世纪最伟大的物理天才们同行，去亲身体验一下他们当年曾经历过的那些困惑、激动、恐惧、狂喜和震惊。这将注定是一次奇妙的旅程，我们将穿越幽深的森林和广袤的沙漠，飞越迷雾重重的峡谷和惊涛骇浪的狂潮。你也许会感到晕眩，可是请千万跟紧我的步伐，不要随意观光而掉队，否则很有可能陷入沼泽中无法自拔。请记住我的警告。不过现在，已经没时间考虑这么多了。请大家坐好，系好安全带，我们的旅程开始了。

内容概要

《上帝掷骰子吗?量子物理史话》是关于量子论的故事。量子论是一个极为奇妙的理论：从物理角度来说，它在科学家中间引起了最为激烈的争议和关注；从现实角度来说，它给我们的社会带来了无与伦比的变化和进步；从科学史角度来说，也几乎没有哪段历史比量子论的创立得到了更为彻底的研究。然而不可思议的是，它的基本观点和假说至今没有渗透到大众的意识中去，这无疑又给它增添了一道神秘的光环。
《上帝掷骰子吗?量子物理史话》将带你做一次量子之旅。我们从神话时代出发，沿着量子发展的道路，亲身去经历科学史上的乌云和暴雨，追逐流星的辉光，穿越重重迷雾和险滩，和最伟大的物理学家们并肩作战。除了回顾基本的历史背景，我们还将向着未来探险，去逐一摸索量子论面前的不同道路，闯入人迹罕至的未知境地，和先行者们一起开疆扩土。让你惊叹的，不仅仅是沿途那令人眼花缭乱的绚丽风景，更来自于你内心深处的思索和启示——那是科学深植在每个人心中不可抗拒的魅力。
《上帝掷骰子吗?量子物理史话》以极具诙谐但又不乏科学严谨的口吻叙述了经典物理和量子力学的碰撞，以及量子力学从无到控制整个微观世界的艰难发展历程，回顾了一些我们曾经学过的经典实验.
书稿特色——
作者其实是在用“80后”的语言描写科学家们的江湖，虽然这本书写的是量子力学史，并且清晰勾勒出这门物理学中让专业人士都觉得最难懂的学科的脉络，但书的主要内容其实却不是科学，而是学术江湖。“有人就有江湖”，他在讲人与人之间的关系，在讲科学家和科学家之间的关系。中国人更关心江湖，这本书的作者就是用了这个特别符合中国人思维习惯的方式来叙述科学。
谁可以谈科学，谁有资格谈科学？这本书用它的出现，向我们表明，不是物理学家也可以谈物理学，而且可以谈这么好。

作者简介

曹天元（Capo），生于上海，足迹遍历内地、香港和美国，现居香港。本人不愿透绿具体身份，于是，便是一个谜一般的存在。

书籍目录

量子物理史话序黄金时代 001乌云  027火流星  051白云深处  077曙光  101殊途同归  127不确定性  151决战  177歧途  263回归经典  233不等式的判决  261新探险  285尾声  317外一篇海森堡和德国原子弹计划    319后记  332主要参考资料  334人名索引  342

章节摘录

一我们的故事要从1887年的德国小城——卡尔斯鲁厄（Karlsruhe）讲起。美丽的莱茵河从阿尔卑斯山区缓缓流下，在山谷中辗转向北，把南方温暖湿润的风带到这片土地上。它本应是法德两国之间的一段天然边界，但16年前，雄图大略的俾斯麦通过一场漂亮的战争击败了拿破仑三世，攫取了河对岸的阿尔萨斯和洛林，也留下了法国人的眼泪和我们课本中震撼人心的《最后一课》的故事。和阿尔萨斯隔河相望的是巴登邦，神秘的黑森林从这里延展开去，孕育着德国古老的传说和格林兄弟那奇妙的灵感。卡尔斯鲁厄就安静地躺在森林与大河之间，无数辐射状的道路如蛛网般收聚，指向市中心那座著名的18世纪的宫殿。这是一座安静祥和的城市，据说，它的名字本身就是由城市的建造者卡尔（Karl）和“安静”（Ruhe）一词所组成。对于科学家来说，这里实在是一个远离尘世喧嚣，可以安心做研究的好地方。现在，海因里希•鲁道夫•赫兹（Heinrich Rudolf Hertz）就站在卡尔斯鲁厄大学的一间实验室里，专心致志地摆弄他的仪器。那时候，赫兹刚刚30岁，新婚燕尔，也许不会想到他将在科学史上成为和他的老师亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）一样鼎鼎有名的人物，不会想到他将和汽车大王卡尔•本茨（Carl Benz）一起成为这个小城的骄傲。现在他的心思，只是完完全全地倾注在他的那套装置上。赫兹给他的装置拍了照片，不过在19世纪80年代，照相的网目铜版印刷技术还刚刚发明不久，尚未普及，以致连最好的科学杂志如《物理学纪事》（Annalen der Physik）都没能把它们印在论文里面。但是我们今天已经知道，赫兹的装置是很简单的：它的主要部分是一个电火花发生器，有两个大铜球作为电容，并通过铜棒连接到两个相隔很近的小铜球上。导线从两个小球上伸展出去，缠绕在一个大感应线圈的两端，然后又连接到一个梅丁格电池上，将这套古怪的装置连成了一个整体。赫兹全神贯注地注视着那两个几乎紧挨在一起的小铜球，然后合上了电路开关。顿时，电的魔力开始在这个简单的系统里展现出来：无形的电流穿过装置里的感应线圈，并开始对铜球电容进行充电。赫兹冷冷地注视着他的装置，在心里面想象着电容两端电压不断上升的情形。在电学的领域攻读了那么久，赫兹对自己的知识是有充分信心的。他知道，当电压上升到2万伏左右，两个小球之间的空气就会被击穿，电荷就可以从中穿过，往来于两个大铜球之间，从而形成一个高频的振荡回路（LC回路）。但是，他现在想要观察的不是这个。果然，过了一会儿，随着细微的“啪”的一声，一束美丽的蓝色电花爆开在两个铜球之间，整个系统形成了一个完整的回路，细小的电流束在空气中不停地扭动，绽放出幽幽的荧光来。火花稍纵即逝，因为每一次的振荡都伴随着少许能量的损失，使得电容两端的电压很快又降到击穿值以下。于是这个怪物养精蓄锐，继续充电，直到再次恢复饱满的精力，开始另一场火花表演为止。

后记

这个有关量子论的系列全部是本人业余时间在网上完成的，最初发表在新浪的论坛上，前后陆    续用了一年左右的时间。原先的构想只是一篇四五万字的极简介绍，但不料读者的反应异常热烈，自    己兴头上来后也有些收不住笔，结果最终有了这篇近30万字的稿子。    这并非一篇专业的科普文章，事实上，我的本意是更注重历史，而不是科学方面。不过如果你读完了全文，我也希望它可以带给你一些最基本的量子论的科学概念。这本是网上的消遣文章，供大众茶余饭后娱乐所用，因此我努力使它成为极通俗的读物。事实上，我仅仅假定读者具有初中的数学水平和一点点高中物理知识(如果你具有以上水平但仍看不懂某些内容，那一定是我写作的问题)。即使是对数理完全不通，我也希望你可以从中得到一点感染和启示。但不可避免地，运用日常化的语言会使一些描述显得牵强附会，不符合物理上的概念。所以再次强调，这不是专业的科普，如果想获得对量子论更好更准确的认识，各位还是参考一些专业书籍。上帝是数学家，唯一能够描述字宙的语言是数学！    另外，本文是利用业余时间断断续续而成的作品，其信息全部来自于各种媒体，没有任何第一手的资料。因为时间和水平有限，所以难免包含了许多错误。虽然我已经尽量使描述符合历史与事实(一般来说，除了一些明显的虚构情节外，本文中的历史场景都是有依据的)，但仍可能在某些舫查证得不够，对于那些态度认真的读者来说，也需要小心对待。其实，我和各位一样是门外汉，只是想和大家一起分享科学的快乐。如果各位也从中体味到了一点点量子论曾经给我带来的激动和惊奇，此文的目的便已经达到。    作为网络作品，我有意使文字风格靠近同龄人的语境，也就是七八十年代的风格。这是一种取巧的办法，因为这些是网上的主要人口。虽然经过修订，最后字里行间的网络特色已经减少了许多，不过我很高兴它仍然带有一些可以辨认的痕迹，可以让人回忆起当初那样热烈的讨论。为了追求可读性，在不改变基本事实的前提下，我有的时候做了一点文字上的夸张(比如历史上的玻尔一爱因斯坦之争很可能没有我所描写得那样戏剧化)，我为此表示抱歉，也希望这不会损害读者对我的信心。    关于本文任何的意见，比如知识错误，信息过时，文字风格，遗漏与补充，哲学观与讨论，都可以发信[e-mail]，我很乐意听取各位的意见，也算是网络文字遗留的一种互动形式。    在这里要特别感谢热情支持和鼓励过我的那些相识和不相识的网友们。本文会引起如此的热潮，是我所始料不及的，也教我深深感动：虽然时代变迁，带来了无边的喧嚣和烦躁，但人们心中对于自然的好奇和向往，却终究不曾更改。    最后，把这篇文章送给那个女孩，以回赠她曾经送给我的那些可爱笑容。    CAPO    2005年5月于香港

媒体关注与评论

曹天元兼具科学素质和文学修养。——王渝生（中国科技馆研究员、北京市科协副主席）量子世界像骰子一样难以预测，迄今还没有谁敢说真正理解了它，任何科学探险都不如量子之旅惊险和神奇。——堇光璧（中国科学院自然科学史研究所研究员）《上帝掷骰子吗：量子物理史话》是一本罕见的、精彩的、由非科学家谈论科学的作品。它表明：科学不是科学家的禁脔，科学对于公众来说，经过努力也是可以亲近的。——江晓原（上海交通大学教授、科学史系主任、人文学院院长）曹天元这部很特别的量子物理学史话，可谓献给国际物理年不可多得的礼物。他比起各地许多纪念性的仪式化（或者叫巫术式）的表演，要实在得多。此书功德无量。——刘华杰（北京大学哲学系教授）

编辑推荐

《上帝掷骰子吗?量子物理史话》编辑推荐：2006荣获第三届“吴大猷科普奖”；2005“科学时报读书杯”最佳科普创作奖；2007国家图书馆文津图书奖；80后，神秘客大话科学史，用“80后语言”叙述科学江湖。《量子物理史话——上帝之骰子吗？》最新修订版，给力上市。）

用户评论 (总计20条)

•   图书版确实比电子版看着舒服很多，我也很喜欢这本书。但缺页了！一两页就算了，隔几面就缺两页，隔几面就缺两页
•   看了几页，就爱不释手。自己都很难理解这种喜爱，要知道，我可是高中物理不及格的人呀。 但是很容易就被作者带进去物理的世界了。因为基础差，所以读得很慢，不过也可以看懂，非常开心。 读到后来还是有些东西不能明白，比较底子太薄嘛，不过完全不影响我继续读下去。非常的谢谢作者，让我这样的物理白丁可以一窥这个巧妙的世界！
•   这本书在豆瓣上我毫不犹豫给了五星，但在亚马逊这里我必须只给四星，因为出现了好多排版上的错误，从目录看来，整个11章都“不见了”，我不知道是真的落下了11章的内容，还是只是不小心把11章的标题写成了12章的。另外在书中有些地方的文字阅读起来也莫名其妙地多了一些词出来，希望电子档能好好修订一下，免得毁了一本好书
•   以前买过一本,现在又推荐了,不过不是一样的版这本书很不错,讲量子物理的,算是普及版了,很幽默,也尽量把道理讲的很浅显,值得一读
•   这本书，先后购买了kindle和多看的电子版，实在佩服，还是买了实体书。电子版只要2.99。kindle的居然有些章节有错误，比如第10章part4，最后的部分应该是“10的500次方个宇宙中”，kindle版是“10500个”。kindle版还有一些内容是精简过的。如果不是同时阅读，真的很难发现。纸质书似乎一切ok。
•   请作为科普读物来评价，我不知道什么是所谓的专业，但是如果你买了这本书来了解物理和量子，那么它绝对是值得推荐的，它的故事性非常强，让我有看武侠书的的感觉，至于专业，为什么不去读大学教材呢？来看这本书的估计很大一部分都不是物理专业的人吧，但他们保持着对物理的兴趣和热爱
•   字非得排版排成那么小吗？字非得排版排成那么小吗？字非得排版排成那么小吗？字非得排版排成那么小吗？字非得排版排成那么小吗？字非得排版排成那么小吗？字非得排版排成那么小吗？？？
•   新书还加了塑料膜，可是一打开发现背页缺少三分之一！
•   优点：1、易读，有趣。不夸张地说，我读起来几乎有一种不忍释卷的感觉，比看快餐类网络小说要有趣的多。对一本讲量子物理史的书来说，实在不容易。2、用日常语言讲明白了量子物理的发展过程、各个学派的主要观点。虽说数学才是唯一能准确描述物理规律的，但对非专业人员来说，能够借助日常语言大致了解这个奇妙的世界，真是挺庆幸的。比如薛定谔的猫，这个著名的例子看过很多介绍都没明白，看了这书终于是“懂”了。3、很好地将量子物理与普通人关心的问题结合起来。原来觉得量子物理、相对论这些离自己特别遥远。看了这本书，才发现既然一只猫是由10的27次方个粒子组成的，那么电子究竟是什么还真的是个让人发疯的问题（看了书的一定都深深明白我在说什么吧^_^）……这是真正的“世界真奇妙”啊。4、有公式但是又可以不依赖公式（去理解）。对长期从事与数学无关工作的人来说，看公式确实太痛苦（不说高等数学了，初中数学都已经还给老师了）。原来总是不能理解时间和空间的不连续性，所以对芝诺悖论、普朗克长度等等总是无法理解，现在至少是明白为什么科学家会得出这些看起来“稀奇古怪”的观点了。5、可以极大调动对物理的兴趣。那些神奇的思维实验，是多么有趣啊！光的波粒二象性是多么奇妙啊！如果不是实在没有基础，我都想去好好钻研一下了。缺点：1、排版。我是看的...Kindle版。有两个主要问题：一是引用公式太小而且无法放大，根本看不清楚；二是10的27次方之类有时会错排成1027之类。好在大多数情况下因为有巨大的数量级差别，可以猜出是指数。2、有些地方重复的文学性描写过多。文学性描写是本书值得表扬的地方，但有些地方用的太多而且重复，反而起反作用。总体来说，非常值得推荐。热切希望能再写一些类似的讲其他物理学的书籍。 阅读更多 ›
•   量子论真的太神奇了，读完让人感觉整个世界都不一样了！而且这本书写得通俗易懂，引人入胜；读起来琅琅上口，回味无穷。整个阅读过程非常享受！
•   印刷清楚，纸质上乘，厚重的一本，从外观到内容。用趣味故事的方法讲述了科学的历史，不知道到底是因为作者确实非常有才华，兼顾了文理双线，还是科学家实际上都是非常幽默，在埋头研究之余，乐于八卦和自嘲，总之很是好看。也不排除我本身爱看故事，所以觉得这种表达真是棒透了。... 阅读更多
•   质量很好，发货速度很快，孩子非常喜欢。谢谢！
•   曹元天这本书确实做到了将量子论的历史介绍给大众的目标，但是在阅读过程中还是感觉作者的语言略有些啰嗦，描写的语言多了，许多感兴趣的题目却被省略了。
•   忽略掉那些历史啥的，只看内容确实满足了我的好奇心
•   送给同学的书，他很满意，精装本价钱很值。
•   不错的科普读物 值得推荐
•   写得非常好的科普书，一点都不会枯燥，讲解的有意思也易于理解，对于想要了解量子物理的筒子们真是非常有用的一本书！
•   非常好的科普书籍，内容生动
•   本文就像作者在后记中说的那样，是一本不严谨的科普小说。写得很精彩，能够让读者对于量子物理学的历史有一个基本、直观的认识。注意，是历史而不是量子物理本身。
•   吊炸天的书，还说啥。