【基本介绍】
《量子力学究竟是什么》，作者万维钢，新星出版社2022年1月出版，13.1万字。
万维钢，前物理学家，现科学作家，曾主持“万维钢·精英日课”专栏。1999年毕业于中国科学技术大学，2005年获得美国科罗拉多大学物理学博士学位，曾长期从事核聚变等离子体物理研究，现居美国，从事专职写作。著有《万万没想到：用理工科思维理解世界》（2014年）、《智识分子：做个复杂的现代人》（2016年）、《高手：精英的见识和我们的时代》（2017年）、《你有你的计划，世界另有计划》（2018年）、《博弈论究竟是什么》（2020年）、《相对论究竟是什么》（2020年）、《学习究竟是什么》（2020年）、《量子力学究竟是什么》（2022年）、《和这个世界讲讲道理》（2021年）、《科学思考者》（2021年）、《拐点：站在AI颠覆世界的前夜》（2025年）、《人比AI凶》（2025年）等书。
《量子力学究竟是什么》以量子力学反直觉特性为主线，涵盖海森堡不确定性原理等核心概念。通过普朗克量子假设、爱因斯坦光子理论等关键理论节点，揭示量子力学作为现代科技底层逻辑的地位。书中梳理了爱因斯坦与哥本哈根学派争论，涉及薛定谔方程提出背景及氢原子模型验证过程。
全书共有23章，主题分别是：诡秘之主、孤单光量子、原子中的幽灵、德布罗意的明悟、海森堡论不确定性、薛定谔解出危险思想、概率把不可能变成可能、狄拉克统领量子电动力学、世间万物为什么是这个样子、全同粒子的怪异行为、爱因斯坦的最后一战、世界是真实的还是虚拟的、鬼魅般的超距作用、波函数什么都知道、用现在改变过去、你眼中的现实和我眼中的现实、猫与退相干、道门法则、宇宙如何无中生有、量子通信祛魅、量子计算难在哪儿、量子佛学、物理学的进化。
书中还有6篇番外篇，主题分别是：“要么电子有意识，要么一切都是幻觉”、“这个宇宙的物理学并不完美，而这很值得庆祝”、“一个常数的谜团”、“我们生活的这个世界是计算机模拟出来的吗”、“量子隧道效应的新谜题”、“物理学家的冷笑话”。
【阅读感受】
1.
量子力学成为当今社会的热门话题。因为科学与技术前沿的突破，量子科技已成为大国竞争的战略高地。同时量子力学概念突破学术圈，成为大众文化传播与流行符号。相关科普书籍、视频大受欢迎，公众对“叠加态”、“隧穿”等概念表现出浓厚兴趣；大量科幻作品，比如《星际穿越》的五维空间、《三体》中的智子、量子纠缠通信等，引发了广泛讨论；更甚者，“遇事不决，量子力学”、“薛定谔的猫”、“量子纠缠”等成为网络流行语，被广泛戏用。也是因为好奇，我打开了《量子力学究竟是什么》这本书。
打开这本书，还因为它的作者是万维纲。万维纲是科学作家，擅长筛选、解读和融合前沿知识，更擅长结构化呈现、生活化类比、口语化表达，用一种兼具理性和趣味的语言把硬核知识“讲”给读者听，称得上是个“硬核科普的引路人”。所以，我完全不必担心自己被“量子力学究竟是什么”这么高大上的书名给吓唬住。果然，在本书的总序《写给天下通才》时，万维纲也表示，“我承诺不使用中学生水平以上的数学，咱们主要用"物理直觉"说话”。
2.
作者以量子力学的讲述大体是以时间为序的，量子力学一个个理论、一次次实验不断往纵深推进，往往是一个疑问接着一个疑问，一个疑问还未解，一个疑问又出现，于是，普朗克、爱因斯坦、玻尔、薛定谔、海森堡、狄拉克、泡利、德布罗意、费曼……这些物理学家依次登场，留下了他们对问题的解答。
作者对量子力学的讲述是从1900年元旦那天开始的。
那一天，热力学之父、开尔文男爵威廉·汤姆森（William Thomson）在演讲中说：“在已经基本建成的物理学大厦中，后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了……但是，在物理学晴朗的天空的远处，还有两朵小小的令人不安的乌云。”
这“两朵乌云”都和光有关。一朵是光速为什么在各个方向都不变。这个问题后来导致爱因斯坦发现了狭义相对论；另一朵，是关于黑体辐射的。
作者的讲述就从黑体辐射这里开始。对黑体辐射的研究，导致了经典物理学的终结、量子力学的开端。
黑体发出的光是由它的热量导致的，也就是热辐射。为了描述黑体的发光曲线，普朗克先是直接在数字上凑出了一个公式，之后再根据公式的满足条件提出了物理假设，”电子振动产生电磁辐射的能量不能是连续的，而应该是一份一份的，就好像上台阶一样，你每次必须走一整阶，而不能走半阶“。凭借这个假设和普朗克公式，普朗克拿到了诺贝尔物理学奖。但他并不知道那“一份一份的”能量，意味着什么。解开这个疑问的是爱因斯坦。1905年，爱因斯坦提出了“光量子”（简称光子）的概念。光是不是从黑体中来的没关系——只要是光，能量就是一份一份的。普朗克和爱因斯坦的解题思路，叫作“量子化”，量子从此就成了现代物理学的一大主题。
于是，跟着作者的讲述，我进入了量子力学的世界，试图去做一点点了解，哪怕这些了解受限于自己的理解能力，非常之肤浅。
------什么是“量子”？比如你家有个4K高清电视，离远了看，你觉得电视画面非常“顺滑”。但是离近了看，你会发现屏幕上其实都是一个一个的光点，画面并不是连续的。量子，就是分辨率有限的点。它是不连续的，是一个一个像整数一样可数的。确切地说，物理量（如能量、角动量）不再是连续变化的，而是一份一份的，存在最小的、不可分割的基本单位，这就是量子。
------物质是无限可分的吗？现代物理学的标准模型认为夸克和电子是“基本粒子”，它们不可再分。物质该怎么分，正是量子力学的开端。
------波和粒子同一回事吗？ 波粒二象性，这是量子力学的基石。微观粒子（如电子、光子）既不是单纯的粒子，也不是单纯的波。它们的行为会根据实验环境显示出波动性或粒子性。比如，在光电效应中，光像一颗粒子（光子）击出电子，显示出粒子性。在双缝实验中，单个电子能像波一样与自己干涉，形成干涉条纹，显示出波动性。波粒二象性意味着，经典世界的“波”和“粒子”图像都不完备，量子客体是一种更本质的存在。
------为什么说量子力学的真正观点不是“测不准”，而是“不确定”？你无法同时精确知道一个粒子的位置和动量。对其中一个量知道得越精确，另一个量的不确定性就越大。这不是测量技术问题，而是自然的内在限制。这个原理叫作“海森堡不确定性原理”。它从根本上否定了经典物理中“同时拥有确定位置和轨迹”的概念。“不确定性原理不仅仅是一个统计规律，而是一个关于量子世界的本质的论断。我们甚至可以说它的优先级高于量子力学的其他所有定律”。
------为什么说量子力学是关于概率的科学？因为其核心理论（海森堡不确定性原理）和数学描述（波函数）本质上描述了微观粒子行为的不理定性，只能用概率来刻画和预测。量子概率与经典统计力学中的概率不同，它是本质的、不可消除的，是自然的基本法则。量子力学被称为“关于概率的科学”，并非因为它不精确，而是因为它揭示了自然在最基本层面上的运作方式就是概率性的。
------什么是量子叠加态？一个量子系统在未被测量时，可以同时处于多个可能状态的叠加中。最著名的比喻是“薛定谔的猫”：在打开盒子前，猫处于“既死又活”的叠加态。数学上用波函数描述这种叠加，测量行为会使叠加态随机“坍缩”到其中一个确定状态。
------什么是“波函数”？波函数是量子力学中描述微观粒子量子状态的核心数字工具。它不是物理上的波动，而是一个概率幅函数，包含了系统所有可能信息的数字表达。更通俗地说，波函数只是一个描写概率的数学形式，而不是一个物理实在。
-----什么是“波函数”的坍缩“？在量子力学中，测量是一个主动过程。观测会让波函数“坍缩”：这个粒子本来具有“波动性”，是一个“既……又……”的叠加态，坍缩前，波函数是两个状态的叠加；坍缩后，它随机地变成了其中一个状态。
-------什么是观测者效应？测量行为本身会不可逆地改变量子系统的状态。在量子世界，“观测”不是一个被动的读取过程，而是一个主动的干预过程。正是测量导致了波函数坍缩，使概率变为现实。这引发了关于“意识”与“实在”的深刻哲学讨论。
------什么是量子纠缠？互相关联的两个粒子，哪怕距离非常遥远，只要其中一个的量子态发生改变，另一个就会立即随之改变。这意味着它们之间存在某种超光速的，甚至是瞬时的协调。爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。
-----什么是“量子隧穿”?“量子隧道效应”，也叫“量子隧穿”。这个效应允许一个粒子穿过比它的总能量更高的势能壁垒，也就是允许粒子穿墙。量子隧穿最初是人们解薛定谔方程解出来的一个数学解，后来在很多物理过程中都发现了它。正因为有量子隧穿，原子核才可以衰变，太阳内部才可以发生核聚变，植物才有光合作用，DNA才能自我修复。
3.
量子力学之所以让人感觉神奇，是因为上述这些概念在微观世界中共同描绘了一个与日常经验截然不同、以概率和不确定性为根本规则的世界。比如，我们觉得量子叠加态难以理解，是因为我们日常生活的这个宏观世界里没有叠加态的现象。
贝尔证明了量子力学中存在“鬼魅般的超距作用”，即量子纠缠。通过量子纠缠，我们知道了微观事物的某些属性是在观测的那一瞬间才确定的，“是你的观测让波函数坍缩”，这使得我们有点怀疑世界的客观性。同时，量子纠缠实验证明波函数是一种超越空间的存在，它似乎有一种神奇的全局感知能力，能随时知道空间各处的事情。而且，延迟选择实验证明波函数有超越时间的感知能力，“后来的观测，可以决定之前的波函数是否坍缩”，这也意味着“你现在的选择，可以改变过去”。
在阅读过程中，我越来越觉得量子力学中有太多性质，是我们常人很难理解的。观测结果为什么是随机的？观测到底是怎么让波函数坍缩的？“鬼魅般的超距作用”到底是如何完成的？......
这次阅读从好奇开始，而这次阅读也让我越发的好奇。
