《上帝掷骰子吗》读后感

本书主要讲解了量子物理史话,以量子力学的发展为主干,用轻松愉快的叙述方式介绍了整个量子物理的起源,发展过程以及未来的发展趋势。

故事是从牛顿这一伟大经典力学奠基人开始的。书中介绍了当时物理学在牛顿的带领下蓬勃发展,后来随着麦克斯韦方程组的出现,电磁学也被纳入了经典力学当中,物理界呈现在无比繁荣的景象中,似乎世界的本质已经被发现,所以的现象都能被物理所解释。


在这之中,有一个问题一直困扰着所有人,那就是电子到底是粒子还是波。从牛顿开始,波粒大战就从没有停止过,一直持续了300年,其中一直围绕着该争论的一个经典实验就是,双缝干涉实验,即光子透过双缝之后会在屏幕上出现干涉现象,粒子说永远也解释不了这个现象,这是波动说的一个有利实验,微粒说永远攻不下波动说也是因为这个实验。波粒之争这也算是一个量子力学的起源吧。


然后物理学界迎来了两朵乌云,即两个用经典物理学无法解释的实验,最后两朵乌云分别导致了相对论革命以及量子论革命的爆发。正是从这个实验开始,随着物理学家们的研究,普朗克提出了量子这个概念,指出了能量不能连续传输,而是以量子为单位,一份一份传输的。此时可以说量子力学就是从普讲朗克开始的。


量子力学出来后,微粒说和波动说仍然在争论之中,然后随着波尔这位伟大物理学家以及他的弟子的出现,这场争论渐渐地迎来了曙光。之后海森堡引入了矩阵解决了量子力学中的主要问题,使得他在量子力学的发展中占有很大的地位。但他的方式并不容易被人们理解,一些规则的意义也无法解释。


与此同时,薛定谔的波动方程横空出世。薛定谔的波动方程与海森堡的矩阵一样,是为解决量子力学的主要问题而存在的,但是由于该理论容易被人们所理解,因此人们更偏向用薛定谔的理论去解释问题。此时量子理论分为了两个学说:矩阵力学和波动力学。有趣的事,一个是从粒子的运动方程出发,一个是从波动方程出发,这不又回到了微粒说和波动说的争论了吗。但是他们的理论的结果完全一样,这也在暗示着微粒说和波动说是要统一在一起的。


此时来到了波粒争论的高潮。在经历了各个物理学家对量子的研究之后,波尔提出了一个最终结论,电子既是波同时又是粒子,即著名的波粒二象性。这也是量子力学中最为精彩的部分。


然后接下来就是对量子理论的争论,这也是一直到现在也没有结论的地方。波尔他们哥本哈根派认为电子平时是以波动的形式存在的,只有在观测的时候电子才会以粒子的形式存在。对于这样的解释,薛定谔用猫的一个实验来形容该解释,认为他们的解释会使得猫既是死的又是活的,觉得这是不可理喻的,这就是著名的薛定谔的猫。对于该解释,爱因斯坦也是不认同,觉得世界应该是客观的,不应该与意识有关。


时间一转眼就来到了近代,由于哥本哈根派的解释并不能让所有人都信服,因此有很多对于量子力学的解释也出来了。比如多宇宙理论,隐变量,系综等等。多宇宙理论也比较有意思,说的是其实世界是由多宇宙组成的,即猫同时是死的又是活的,只不过我们相对于粒子处于一个宏观的状态,只能生活在一个宇宙中,即世界在这个宇宙的投影,我们无法观察得到其他宇宙的的事物,即只能看到猫的一个状态。但是由于粒子很小,导致能够受到其他世界的影响,因此出现了双缝干涉现象。多宇宙理论就是我们平时说的最多的平行宇宙,还是十分有趣的。


量子物理的史话已经走到尽头,对于它的争论现在还没有一个真正的结论,也许在不久的未来就能够发现吧。

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