上帝掷骰子吗？量子物理史话（一） (5-1)

目录

一、黄金时代 ▹

二、乌云 ▹

三、火流星 ▹

四、白云深处 ▹

五、曙光 ▹

六、殊途同归 ▹

七、不确定性 ▹

八、决战 ▹

九、歧途 ▹

十、回归经典 ▹

十一、不等式的判决 ▹

十二、新探险 ▹

参考文献

摘要：《上帝掷骰子吗？量子物理史话》这本书介绍了量子物理学的发展史。在第一章中，作者曹天元阐释了光的粒子说和波动说。在第二章中，曹天元介绍了迈克尔逊-莫雷实验和黑体辐射两个挑战经典物理学理论的问题以及普朗克对量子论的提出。在第三章中，作者曹天元阐释了光子的概念和原子的结构。在第四章中，曹天元介绍了玻尔的理论遇到的困难和德布罗意提出的“电子是波”的想法。在第五章中，作者曹天元介绍了海森堡的基于矩阵的概念的新的量子力学。在第六章中，曹天元介绍了薛定谔的波动方程和概率波的思想。在第七章中，作者曹天元阐释了不确定性原理、波粒二象性、因果性和客观性的毁灭以及坍缩的概念。在第八章中，曹天元描述了哥本哈根学派和以爱因斯坦、德布罗意和薛定谔为首的反对派的论战，并介绍了“薛定谔的猫”这一思想实验。在第九章中，作者曹天元介绍了意识的概念、参与性宇宙模型和多世界理论。在第十章中，曹天元介绍了退相干理论、量子永生的预言、量子计算机、隐变量理论和贝尔不等式。在第十一章中，作者曹天元指出，科学家们利用贝尔不等式和相关实验，证明了量子论的正确性，否定了经典框架，即世界是定域的且实在的，并介绍了系综解释和GRW理论。在第十二章中，曹天元介绍了退相干历史解释、量子场论、量子论和广义相对论的冲突和超弦理论。

一、黄金时代

· 赫兹用实验验证了麦克斯韦理论所预言的电磁波的存在。根据实验数据，赫兹得出了电磁波的波长，把它乘以电路的振荡频率，就可以计算出电磁波的前进速度。这个数值恰好等于光速，光就是电磁波的一种。

· 古希腊时代的人们总是倾向于把光看成是一种非常细小的粒子流，光是由一粒粒非常小的“光原子”组成的。这种理论被称为光的“微粒说”。粒子说也有一些显而易见的困难：比如人们当时很难说清为什么两道光束相互碰撞的时候不会互相弹开，人们也无法得知，这些细小的光粒子在点上灯火之前是隐藏在何处的。

· 波动说认为，光不是一种物质粒子，而是由于介质的振动而产生的一种波。波动说有一个基本的难题：既然波本身是介质的振动，那它必须在某种介质中才能够传递，它在真空里就无法传播，但光似乎不需要任何媒介就可以任意地前进。

· 导致历史上第一次波粒战争爆发的导火索是波义耳提出的一个理论：他认为我们看到的各种颜色，其实并不是物体本身的属性，而是光照上去才产生的效果。

· 惠更斯认为光是一种在以太里传播的纵波，并引入了“波前”等概念，成功地证明和推导了光的反射和折射定律。

· 牛顿在《光学》中详尽地阐述了光的色彩叠合与分散，从粒子的角度解释了薄膜透光、牛顿环以及衍射实验中发现的种种现象。他驳斥了波动理论，提出了许多用波动理论无法解释的问题。而粒子方面的基本困难，牛顿则以他的天才加以解决。牛顿把微粒说和他的力学体系结合在了一起。

· 在杨的光的双缝干涉实验中，他把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面，这样就形成了一个点光源。现在在纸后面再放一张纸，第二张纸上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上，就会形成一系列明、暗交替的条纹，这就是现在众人皆知的干涉条纹。

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