真香定律
近来,我对书店里摆的畅销书常抱有不屑的态度。这源于这几年我比较爱看村上春树的书,而在他写的《挪威的森林》里面,永泽对渡边君说,他只看那些死后满了三十年以上的作家和作品,因为人生苦短,他不想浪费时间在那些没有经历过时间洗礼的东西上。当时,我深以为然,此后,我便对畅销书敬而远之,转向古典或经典书籍了。
然而,人终究是逃不过“真香”定律。因为做硕士学位论文的缘故,要用到第一性原理的计算软件,在理论介绍部分少补了对量子力学的薛定谔方程等进行简单概括。之前听过“遇事不决,量子力学”、“量子力学量力学”等段子,但是,自己也对这个理论很好奇,想了解这理论的来龙去脉,因此,便买了一堆量子力学相关的书。其中,就有刚看完的这本畅销书《上帝掷骰子吗?量子物理史话》。
我对书里面偏文学和臆想的场景的较为抵触的,但是不得不说故事是非常精彩的。从赫兹的实验引出电磁波,带出麦克斯韦理论,然后说到光的本质就是电磁波。而对光的本质是粒子还波,这个争论跨度长达300年,也正是这争论,带来了物理的巨大进步。书里有几对冤家,牛顿和胡克,爱因斯坦和波尔,海森堡和薛定谔,这种千载难逢的对手,他们旗鼓相当,想尽办法辩倒对方,反而激励对方一直进步。因此,越是争议最多的问题,越孕育着伟大的突破。从争论地心说和日心说,导致牛顿万有引力;光的波动说还是粒子说,导致量子力学。海森堡从粒子性出发,发明了矩阵力学和不确定原理解释量子现象;而薛定谔从德布罗意的物质波获得灵感,从波动学出发,写出了薛定谔方程。然后,泡利、狄拉克、冯诺依曼都证明了矩阵力学和波动力学在数学上是等价的。
量子世界的现象非常不可思议,为什么电子在双缝干涉的时候表现出波的性质,而当人们观察它的时候却只表现出粒子的性质?因此,解释这些反常现象的量子理论便显得违背理性。波恩的概率解释、海森堡的不确定原理、波尔的互补原理这些都让爱因斯坦无法接受,他认为上帝不掷骰子!其他解释,比如多重平行宇宙、退相干历史、隐变量理论、超弦理论便显得更加玄乎,为了解释清楚一个电子的现象,创造出无数个宇宙,或者是因为“意识”造成了波函数坍塌。这些,都让我觉得量子理论成为了一种玄学了。
读完此书,我并没有学会什么理论,书里也没有什么数学公式,更加不存在推导过程。但是,它让我对量子物理的发展脉络有了一个大概的印象,也激发了我对量子理论的兴趣,让我想要弄懂这些公式的来龙去脉,让我对粒子和波的意义更加敬畏。粒子对应着离散,有矩阵作为它的语言;波对应着连续,有微积分作为它的语言。这一切都需要数学的语言来描述,所以,数学的发展和物理的发展其实也是相互促进的。以前,因为天体的运行轨道是椭圆的,所以数学家们便对椭圆相关的问题进行研究。
我很感谢作者写了这本好书,也庆幸自己没有错过这本书太久。看书的过程中,我对作者的文学修饰性不太喜欢,觉得不客观、不严谨。后来偶然看到关于作者的一次采访,很多人批评他的科普内容不严谨,但他认为科普书籍不是使用说明书,也不是教科书,最大的目的就是让读者感兴趣,然后对这些科学理论能够产生兴趣。我又深以为然了!
2020.05.16 于南昌