上帝掷骰子吗 量子物理史话 升级版

     Part 1 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，雄才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shang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(Karl Benz)一起成为这个小城的骄傲。现在他的心思，只是wan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，开始对铜球电容进行充电。赫兹；令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。 赫兹更加紧张了。他跑到窗口，将所有的窗帘都拉上，同时又关掉了实验室的灯，让自己处在一片黑暗之中。这样一来，那些火花就显得格外醒目而刺眼。赫兹揉了揉眼睛，让它们更为习惯于黑暗的环境。他盯着那串间歇的电火花，还有电火花旁边的空气，心里面想象了一幅又一幅的图景。他不是要看这个装置如何产生火花短路，他这个实验的目的，是为了求证那虚无缥缈的“电磁波”的存在。那是一种什么样的东西啊，它看不见，摸不着，到那时为止谁也没有见过、验证过它的存在。可是，赫兹对此是坚信不疑的，因为它是麦克斯韦(Maxwell)理论的一个预言，而麦克斯韦理论……哦，它在数学上简直完美得像一个奇迹！仿佛是上帝之手写下的一首诗歌。这样的理论，很难想象它是错误的。赫兹吸了一口气，又笑了：不管理论怎样无懈可击，它毕竟还是要通过实验来验证的呀。他站在那里看了一会儿，在心里面又推想了几遍，终于确定自己的实验无误：如果麦克斯韦是对的话，那么每当发生器火花放电的时候，在两个铜球之间就应该产生一个振荡的电场，同时引发一个向外传播的电磁波。赫兹转过头去，在不远处，放着两个开口的长方形铜环，在接口处也各镶了一个小铜球，那是电磁波的接收器。如果麦克斯韦的电磁波真的存在的话，那么它就会飞越空间，到达接收器，在那里感生一个振荡的电动势，从而在接收器的开口处也同样激发出电火花来。(P3-6)

1.国内畅销的科普神作，豆瓣评分9.2，创科普类图书中强大口碑。 刘慈欣盛赞：”教科书要是能这么有趣就好了！” 百万读者惊呼：原来物理这么燃！ 2.扎克伯格关注的科技前沿，全球下一轮新科技革命的引爆点。 美国能源部长佩里：“量子信息科学代表信息时代的下一个前沿”；中国『十三五』战略性新兴产业发展规划，将量子通信列入重点专项规划，成为引领产业转型升级重要指引；全球科技巨头微软、IBM、谷歌，国内BAT竞相布局量子科技，成为兵家必争之地。 3.权威奖项认证，原创科普扛鼎之作。 荣获“科学时报读书杯佳科普创作奖”、“第三届吴大猷科普奖”、“国家图书馆文津图书奖”、“40年中国ZUI具影响力的40本科学科普书”多项大奖。 4.打破量子物理的高冷面具，关于量子物理，没有人写得比他更通俗、更有趣。 再现量子物理一路的荆棘与荣光，展现科学激动人心的魅力，这部量子物理史，足以唤起你对世界的全部好奇！ 5.升级版全面焕新： ◎内文重新修订，增加新近科学进展，作者特为新版作序。 ◎与Sheldon科学漫画工作室合作，图文打造生动有趣的阅读体验。 ◎超过100张漫画、科学示意图、珍稀高清照片，无限拉近你与量子物理的距离。 ◎双色印刷，版式大气，知识与审美的双重享受。

教科书要是能这么有趣就好了！生动的比喻，丰富的八卦，让艰涩的量子力学显得平易近人，堪称学生上课时ZUI想偷看的物理小说！ ——刘慈欣 量子论的故事本来就跌宕起伏、激动人心，这位身世神秘的中国作家将这段故事演绎的高潮迭起、引人入胜，希望了解量子力学的普通读者请读此书。 ——吴国盛（清华大学人文学院教授、科学史系主任） 生动有趣的量子物理学简史。作者既不是学物理的，也不是专业作家，但写出了国内ZUI好的量子物理学通俗读物。 ——徐来（少年得到科学总编辑，科普作家） 科学英雄史诗、量子物理学版本的《人类群星闪耀时》。必须说真实的科学探索没有那么浪漫写意，科学家的生活可能还挺苦逼。但是作为普通人，这些彻di颠覆我们世界观的人仍然是毫无疑问的英雄。 ——王立铭（浙江大学教授、生物学家） 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。 ——董光璧（中国科学院自然科学史研究所研究员） 《上帝掷骰子吗？》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ke多得的礼物。它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。我相信，相当多的理工科大学生读了此书后，会加深对量子力学以及整个自然科学的理解。从这个意义上说，此书功德无量。 ——刘华杰（北京大学哲学系教授） 我始终觉得，要面向公众真正地“普及”量子力学，让公众真的搞“懂”量子力学，那几乎是不可能的事，在这种意义上，量子力学是不可普及，不可言说的……从我阅读此书的感觉来说，我相信它肯定能吸引许多对量子物理有兴趣的读者的。 ——刘兵（清华大学人文社会科学学院教授）