2017年/第18本--《日出-量子力学与相对论》阅读笔记

《日出-量子力学与相对论》,整书阅完

阅读及笔记时间:2017年4月,2日,约4.5小时;

阅读书本:《日出-量子力学与相对论》;作者:张轩中、黄宇傲天;2013年12月第1版;清华大学出版社;P1-307页;

阅读目标:了解量子力学与相对论的发展过程及相关概念

阅读方法:阅读+思考

整书笔记及感想:

阅读3小时,笔记1.5小时。

去年读了一本曹天元写的《上帝掷骰子吗-量子物理史话》,对量子物理的发展有了一个朦朦胧胧的概念;又在基普·索恩的《星际穿越》中对量子力学与相对论有了进一步的认识;还因为经常会读一些灵修方面的书籍,发现量子物理似乎能够解释灵修中的一些奇遇。这些或科学、或唯心的概念与线索,它们中间仿佛有着某种联系,令我好奇不已。为了对这些神秘的概念(如量子力学、相对论)有进一步的了解,我翻开了这本《日出》。

开篇:本书作者通过演义的手法将量子力学与相对论的历史作了阐述,从建立这两个理论的数学基础开篇,由阿贝尔与伽罗华的理论发展出索菲斯·李的李群论,而群论正是量子力学与相对论的数学基础。

前奏:奥地利科学家玻耳滋曼相信原子存在,但因为当时的观测仪器落后,他无法观测到;而与此同时当时尚年轻的爱因斯坦所崇拜的流体力学家马赫却认为既然是观测不到的,那就不是物理量就不存在。玻耳滋曼与马赫掐了起来,后来以前者黯然离场为终结。但是,其实这两人一个奠定了量子力学的前提(原子是存在的及概率假设),另一个启蒙了相对论(影响了爱因斯坦有关狭义相对论的产生),他们对物理学的发展都起到了很重要的作用。

成形:薛定谔的波动方程,可计算出氢原子的能级;泡利的不相容原理的猜想,电子存在一个额外的自由度(自旋);海森堡使用矩阵描述物理量(量子力学的基本语言)并发现了不确定原理(电子跃迁之间需要时间,其中位置不确定、动量不确定);狄拉克发表了矩阵的运动方程(运用泊松括号来表示的);玻尔,量子力学领域的一代宗师。这一系列的发现与理论发展推动量子力学逐步成形,量子力学的基本原理为不确定原理,其基本形式为波动方程与矩阵力学,由此引发的量子力学中的核心观念“概率”。概率当然是不确定的。用海森堡为自己设计的墓碑举例来说“他躺在这里,且在别处”,可解释为海森堡死后,没有人观测他时,他的灵魂(波函数)弥散在全空间(在各地分布,概率随机),如果有人去观测他,则他就躺在这坟墓中(坍缩)。即波函数的坍缩,源于观测者的观测,它与时间、地点无关,与人的观测有关。(这段笔记写得我头很晕,但坚持试图理解并写下来也正是因为这个内容与灵修中的理论解释相关)

相对论:说到相对论,它与爱因斯坦密密不可分,他于1905年提出狭义相对论,又于1915年提出广义相对论。当然,他还有很多贡献是有关量子力学的推动(主要集中在他年轻时)。爱因斯坦改革了牛顿的僵化的时空观(时空就是引力场),成为一个物理思想的集大成者,是继牛顿以来最伟大的物理学家。

狭义相对论是说在不同的地方,不同的人所经历的时间快慢是不一样的,时间流动的快慢是和这个人本身运动的速度快慢有关系的。狭义相对论最基本的假设在于光速是一切速度的极限,它的主要研究对象是时间与空间(时空—一个客观的绝对的物理对象)。

量子力学处理微观的物体,而狭义相对论则处理高速运动的物体。

路漫漫其修远兮,感谢阅读过的每一本书的作者,是你们为我打开了一个丰富美丽的世界,并陪伴我倘佯其中。懂或不懂,事实都在那里,生有涯,学无涯。


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