原子中的幽灵：探索量子力学的奇异世界 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原文作者： P. C. W. Davies, J. R. Brown

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　　量子力学无疑是二十世纪最重要的科学成就。量子论的出现，解释了长久以来人们对物质的困惑，但却同时让薛丁格、爱因斯坦与费曼等物理大师感到不安，争论从此不歇。

　　量子力学到底有多诡异、多难以理解？
　　为什么量子论中的粒子常常被描述成「幽灵」？

　　量子论的诠释与争论至今尚未结束。英国国家广播公司（BBC）科学节目制作人朱利安．布朗为此邀请物理学家保罗．戴维斯主持节目，一起採访了几位在量子力学领域最着名的物理学家。而后，他们把与其中八位物理学家的精采对谈收录成本书。

　　《原子中的幽灵》不只讨论了薛丁格的猫、贝尔不等式、阿斯佩克特实验、多宇宙诠释等，主持人与物理学家针对量子研究的各种讨论，更是值得让人一探科学大师们的思考脉络。本书出版二十年来始终历久不衰，想要了解量子力学，这绝对是不可错过的入门书。

　　◎ 荣获物理学会推荐最佳100本物理科普书
　　◎ 李精益博士审订
　　◎ 台湾大学物理学系高涌泉教授专文导读

好的，这是一本关于探索我们宇宙基本构成和运作方式的图书简介，它将带领读者深入理解经典物理学的局限以及现代物理学的核心——量子力学。 --- 《原子中的幽灵：探索量子力学的奇异世界》图书简介 潜入微观世界的深处，挑战你对现实的认知 我们生活在一个看似确定、遵循清晰规则的世界里。苹果落地遵循万有引力，行星绕着太阳运转，一切都井然有序。然而，当我们深入探究物质的最底层——原子和亚原子粒子时，我们发现那个经典物理学的确定世界瞬间崩塌了。取而代之的是一个充满概率、叠加态和幽灵般相互作用的奇异领域。 《原子中的幽灵：探索量子力学的奇异世界》不仅仅是一本科学普及读物，它是一场思维的探险，一次对人类认知边界的挑战。本书旨在为所有对宇宙奥秘抱有好奇心的人揭开量子力学的神秘面纱，用清晰、生动的语言，将那些看似反直觉的物理学概念，转化为可理解的洞察力。 打破常识的基石：从经典到量子的飞跃 在十九世纪末，物理学家们相信他们已经掌握了宇宙运行的所有基本定律。然而，黑体辐射、光电效应等一系列实验现象，无情地揭示了经典物理学理论的破产。本书将从这些关键的历史转折点开始，带您回到那个科学充满迷茫与激情的时代。我们将详细探讨普朗克如何引入“量子”概念，马克斯·玻尔如何构建了原子结构模型，以及爱因斯坦与玻尔之间关于实在本质的世纪大辩论。 我们不只是罗列公式，而是聚焦于思想的演变。您将理解为什么能量不再是连续的河流，而更像是离散的瀑布；为什么光，这个我们习以为常的现象，既是波又是粒子。 核心概念的深度剖析：叠加、纠缠与不确定性 量子力学的真正魅力在于其核心概念的怪诞性与强大解释力。本书将花费大量篇幅，深入浅出地解析这些概念的内涵与外延： 叠加态（Superposition）： 在被观测之前，一个粒子如何同时处于所有可能的状态之中？我们将运用著名的“薛定谔的猫”思想实验，探讨测量行为如何将概率云凝固成确定的现实。这不仅仅是粒子层面的现象，它触及了意识与物理世界的深刻关系。 量子纠缠（Entanglement）： 爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”。本书将详细阐述两个粒子如何在空间上分离，却能瞬间共享状态的现象。这种超越经典信息传递速度的关联性，是未来量子计算和量子通信技术的理论基石。我们将探讨贝尔不等式，以及实验如何一次次确认这种“非定域性”的真实存在。 海森堡不确定性原理（Uncertainty Principle）： 为什么我们永远无法同时精确地知道一个粒子的位置和动量？这不是因为测量工具不够精密，而是宇宙基本结构决定的内在限制。本书将解释这种不确定性如何根植于波函数的数学结构中，而非操作上的缺陷。 从理论到应用：量子世界如何重塑未来 量子力学的奇异世界并非只停留在理论层面，它已经渗透到我们现代科技的方方面面，并且正以前所未有的速度驱动着下一代技术的革命。 微观世界的工程学： 我们将探究量子理论如何解释半导体的工作原理，从而构建了我们今天所依赖的所有电子设备——从晶体管到激光器。没有量子力学，就没有现代电子学。 量子计算的曙光： 传统的计算机使用比特（0或1），而量子计算机使用量子比特（Qubit），利用叠加态和纠缠态实现指数级的并行计算能力。本书将介绍量子门、量子算法（如秀尔算法和格罗弗算法）的基本原理，展望它们在药物研发、材料科学和密码学领域带来的颠覆性变革。 量子通信与安全： 探索量子密钥分发（QKD）如何利用物理定律确保通信的绝对安全，任何窃听行为都会留下无法掩盖的痕迹。 哲学层面的冲击：实在的本质 量子力学迫使我们重新思考“实在”到底意味着什么。粒子有确定的属性吗？观测者在物理过程中扮演了什么角色？本书不会提供单一的、武断的答案，而是呈现哥本哈根诠释、多世界理论（Many-Worlds Interpretation）以及退相干理论等主流的哲学观点。我们将引导读者进行批判性思考，认识到尽管数学框架极为成功，但关于“量子实在”的最终解释仍是科学界悬而未决的宏大议题。 献给谁？ 《原子中的幽灵》适合所有对自然界最深层奥秘感到好奇的读者。无论您是物理学专业的学生，希望以更直观的方式巩固基础知识，还是对科学前沿充满热情的非专业人士，本书都将为您提供一次清晰、引人入胜的旅程。准备好，抛弃日常经验的束缚，进入那个由概率和波函数统治的、充满奇迹的微观维度。 量子世界，等待您的探索。 ---

作者简介

保罗．戴维斯P. C. W. Davies

　　阿得雷德大学物理及数学物理系教授，曾与朱利安．布朗合作，为英国BBC制作许多脍炙人口的科学广播节目。

朱利安．布朗J. R. Brown

　　英国BBC科学部节目制作人。

译者简介

史领空

　　一九六○年生于上海，译着多在香港出版，如《医护全书》、《日常保健指南》、《太空图说》、《朗文精选经贸辞典》等。任上海科学技术出版社副总编辑、「读者文摘」杂志中文版特约译者。

推荐序

没有人懂量子力学　高涌泉　国立台湾大学物理系教授

　　量子力学是二十世纪物质科学最重要的成就。为什么这样说呢？因为自古以来，让无数贤人智者日夜苦思的大难题——「物质是什么？」在量子力学诞生之后，才算是有了较令人满意的答案。但是量子力学是一个相当怪异的玩意儿。一方面它非常成功，可以很精准的预测出实验的结果。可是在另一方面，量子力学所呈现的世界观是那么的荒诞，激烈地冲击我们从古典物理中培养出的直觉。这让许多物理学家觉得很不自在。例如本世纪最着名的物理学家爱因斯坦，一辈子拒绝接受量子力学。他曾经在与别人讨论量子力学时问了一句连小学生都知道答案的问题：「是不是只有当你在看它的时候，月亮才在那儿呢？」这个奇怪的问题只有摆在量子力学框架中才不至于显得突兀。反过来讲，爱因斯坦有此一问，十足反衬了量子力学的荒谬。
　　
　　量子力学的宗师之一，薛丁格（E. Schrodinger）曾感叹道：「这些可恶的量子跳跃果真成立的话，我真要后悔介入量子理论了。」名物理学家费曼（R. Feynman）在《物理定律的特性》（台湾译名为《物理之美》）一书中也说过：「我想我可以有把握地讲，没有人懂量子力学。」费曼这么说，恐怕有人会怀疑量子力学课还能找得到老师吗？
　　
　　和爱因斯坦、薛丁格及费曼一样对量子力学感到不满或不安的物理学家（及哲学家）不少。所以自七十五年前量子力学诞生至今，持续不断有人在研究量子力学的意义与诠释。不过这方面的研究很不容易有明确的进展，一般讲求成效的物理学家避之惟恐不及。严格讲，能够真正深入问题核心的专家并不多。但是一般读者只要愿意稍费一些心思，了解一点量子力学的来龙去脉，也就可以欣赏量子力学中最神妙的地方，以及专家们争论得面红耳赤所为何来。
　　
　　量子力学其实起源于一个物理谜题：原子为什么会保持稳定？科学家在十九世纪末已经知道所有的物质皆是由各式各样的原子所组成，但是对原子的内部结构还是不甚了了。在了解原子真面貌的过程中，有两个关键的实验。其一是在一八九七年汤木生（J. J. Thomson）测量了电子的电荷与质量比值，体认到电子是一个带有固定电荷与质量的基本粒子。电子相当地轻，约略是氢原子重量的一千八百分之一而已。在电子发现之后，人们了解中性的原子是由带负电的电子和另外结构不明的带正电物质所组成。另外一个实验是拉塞福（E. Rutherford）在一九一一年做的散射实验。拉塞福把带正电的高速α粒子（后来知道即是氦原子核）射入金箔，他惊讶地发现竟有少数的α粒子会以大角度反弹回来。如果金原子中带正电的物质大致上是均匀地分布在金原子中，则所有的α粒子应该就像子弹穿过棉花般地射穿金箔，不可能反弹回来。因此，金原子中带正电的物质应该全部集中在一个很小的区域内。当少数的α粒子能够非常接近这个又重又带正电的区域时，这些α粒子就会被弹射回来。所以拉塞福推论出一个类似太阳系的原子模型：原子中有一个很小的原子核，带有正电以及绝大部分的质量。很轻的电子则像行星般地环绕原子核运行。最简单的原子是氢原子，原子核外仅有一个电子。复杂的原子在原子核外有数十个电子运行。
　　
　　但是拉塞福的原子模型有一个致命的缺点：依据马克士威（J. C. Maxwell）的古典电磁学，有加速度的带电物质会放射出电磁波，而释出能量。电子在原子中绕着原子核转，不可能全然是等速直线运动，一定有加速度，也就必然会失去能量而坠落在原子核上。如此一来，原子就不可能稳定地存在。难道电子不是以类似圆形的轨道绕着原子核转吗？还有什么其他的可能呢？
　　
　　量子力学就是为了要解释原子稳定性而被逼出来的学问。若非实验结果环环相扣，把物理学家逼至死角，我相信无论多么聪明的人，如何苦思也不可能凭空想出量子力学。当初若非有更多的实验来引导我们的思考方向，要解开原子之谜恐怕是一点头绪也没有。我们还需要多知道一些关于「光」的知识，方才掌握足够的线索。
　　
　　对于光这么基本的自然现象，人们自古以来已累积了不少知识。不过从物理的角度看，最重要的进展是马克士威的电磁波论及蒲朗克（M. Planck）与爱因斯坦的光量子论。在十九世纪中期，马克士威从他的方程式推算出电磁波传递的速度，发现竟然和光速一模一样；而且光在物质中传导的性质都可以从电磁理论推导出来。据此人们接受光仅是电磁波而已。古典电磁学理论非常成功，但却在黑体（也就是空腔）辐射现象上踢到铁板。在十九世纪末，物理学者已经可以精确地测量空腔在不同温度下放出的辐射其强度与频率的关系。古典电磁理论的推算与观测结果完全不符。蒲朗克是热力学大师，因此全力投入黑体辐射之研究。
　　
　　在一九○○年，蒲朗克找到了一个与实验数据完全一致的公式。但是他的公式却要求电磁辐射的能量仅可能是其振动频率f再乘上一个常数h（即hf）的整数倍。常数ｈ现在称为蒲朗克常数。也就是说，电磁场能量是离散的，只可以是hf、2hf、3hf……等等。而在马克士威的理论中，电磁波能量是和场强度（即振幅）平方成正比，与频率没有任何关系，能量大小也没有受到任何限制。
　　
　　蒲朗克在得到他的能量公式以后，深觉不安。他很清楚他的发现是革命性的，但他还是不了解他的公式有何具体物理意义。在蒲朗克公式出现后五年，爱因斯坦提出「光量子」（Light Quantum，后来被称为光子〔Photon〕）的概念，把电磁波看成粒子似的光量子所组成。如果电磁波的频率为f，则每一个光量子的能量就是hf。光量子的个数与电磁波振幅（即电磁场强度）平方成正比。古典理论在电磁波强度高（即光量子数目多）、频率低时适用。但在频率高且光量子数目小时，光的粒子特性就凸显到无法忽略了。爱因斯坦还提议用光电效应来检验光量子理论。实验结果证明光量子的说法是正确的。
　　
　　现在我们回到原子的问题。在十九世纪末人们已经知道原子在高温时会发光，而且所发的光其频率是不连续的。只有某些频率会出现，并不是任意频率的光都会从原子放射出来。依据古典物理，电子环绕原子核时所放射出的光，其频率可以是任意值，没有什么限制。所以原子的放射光谱完全不能以古典物理去理解，但是它却提供了一条宝贵的线索来解开原子之谜。
　　
　　第一个利用这个线索的人是丹麦学者玻耳（N. Bohr）。他在一九一三年提出了崭新的概念来看待原子。以氢原子为例，玻耳说让我们先假设原子中的电子轨道是圆形的，而且轨道半径不可以取任意值，电子只能在某些特殊半径的轨道上运转。精确一点说，玻耳假设电子的角动量是蒲朗克常数h除以2π再乘上任一整数。玻耳又假设电子在这些轨道上运转时不会放射出电磁波，但电子可以从一个轨道跳跃到另一个轨道。由于不同轨道带有不同的能量，所以在跳跃时电子需放出（或吸收）能量，这些能量就以光量子的形式出现。玻耳从能量守恆可以算出光量子应带有的能量大小，再利用蒲朗克与爱因斯坦的理论，可以得到光量子的频率。他发现这些频率与测量到的氢原子放射光谱完全一致。玻耳的原子模型是很大的突破。但是大家都很清楚那绝不是最后完整的答案，因为玻耳定下了很多来源不清，只适用在他的模型的假设。这只能算是过渡时期的权宜之计而已，所以玻耳的模型被称为半古典模型。但是要如何往前走，物理学家又迷惑了。那时候，他们好像就是在黑房子摸索出口。
　　
　　曙光终于在一九二五年六月来临。当时未满二十四岁的德国青年海森堡（W. Heisenberg）提出一个极为大胆的想法。他认为一切的困惑都来自我们理所当然地自动假设电子运动一定依循一个轨迹，进而追寻那轨迹是什么。但是我们从未透过实验直接观察到电子运行轨迹。在玻耳模型中，电子轨迹的功能其实仅在让我们可以推算出电子的能量而已。所以海森堡就想，干脆在理论架构中不要加入轨迹的想法，只要假设某些带特定能量的状态（称为能态）的存在就可以了。他进一步找到一些计算法则，可以精准地计算出电子能态可以带有的能量。
　　
　　海森堡的论文马上像野火般地迅速传播开来。在半年之内，海森堡与当时最优秀的理论学者，包括玻恩（M. Born），乔旦（P. Jordan），狄拉克（P. A. M. Dirac）与包利（W. Pauli）等人，就发展出一套完备的量子力学。在这套学问中，电子可以处于一些量子状态上，也可以在不同的量子态之间「跳跃」而吸收或放出光子。量子力学可以让我们知道量子态的许多性质，与实验结果完全相符。在海森堡量子力学的规则里，物理量（例如位置、动量、角动量等）是以矩阵的形式出现的。所以量子力学又称为矩阵力学。
　　
　　就在大家对量子力学诞生兴奋不已之际，奥地利学者薛丁格在一九二六年三月异军突起，发表了他的波动方程式。他也可以从方程式求解出氢原子能阶。薛丁格的出发点是把电子看待成一种波动，他假设电子的量子状态可以用一个波函数来描述。只要能从薛丁格波动方程式求得此波函数，就可以预测出一切和电子有关的物理量。依据量子态（即波函数）的不同，我们所得到的物理量有时候会没有一个固定值。可以预测的是，当我们测量物理量时，量到某一个特定值的机率有多大。从表面上看，海森堡所用的数学是矩阵代数，与薛丁格用的微分方程式大不相同。但是在短暂的困惑之后，庖利等人就证明了薛丁格的波动力学与海森堡的矩阵力学在数学上是等价的，亦即我们可以由薛丁格波函数推算出海森堡的矩阵。一旦知道了矩阵的各个元素，就可以求得前面提过的机率大小为何。所以我们只有一套量子力学而不是两套。
　　
　　先前我已强调过，量子力学的计算法则是非常成功的。它的预测与实验还没有任何相违之处，但是这些法则的内在意义就不是那么明显了，例如，电子真如薛丁格所想像那般的是一种波吗？波有一个特色，就是遍布空间各处，所以我们可以「抓到」波的一部分。可是我们从来没有观测到任何物质可以看成是电子的一部分。电子总是以一个完整的物体现身，所以薛丁格的观点是错误的。
　　
　　在考虑了各种可能性之后，物理学家不得不接受薛丁格波函数不能代表实体的波动，因而没有直接的物理意义。我们只能间接地从波函数求得各种物理过程发生的机率。所以「波函数布满空间」的意义就是在空间中各点都有发现电子的机率。
　　
　　波的第二个特色是干涉现象。我们很容易在水波或声波找到干涉的例子。薛丁格波动方程式预测电子在通过微细的双狭缝后，电子密度会有高低起伏的干涉效应，这与观测也相符。电子的运行如果是依循着某个轨迹的话，则干涉效应不可能发生在电子身上，因为干涉现象需要有两个波叠加起来才会发生。如果我们硬是要去「看」（例如以光去照射）电子，我们的确会「看」到电子的轨迹；但是如此一来，电子就失去了它的「波性」，也就是说它的量子性质（例如干涉效应）就不见了。总之，电子具有粒子与波这两种互不相容的性质。我们唯有放弃轨迹，接受机率的诠释，才能勉强理解电子的行为。量子力学只能协助我们找到事件发生的机率大小而已。在用探测器去抓到电子之前，我们不能假设电子原来就在某处。只有当我们抓住它，才知道电子的存在。因为当我们假设电子以一个粒子的形态存在时，我们得要先假设电子有一个连续不间断的轨迹。一旦这么想，麻烦就来了。先前我提到爱因斯坦问说，你可以不去看月亮，却还会肯定月亮依旧在那儿吗？大家现在应可以理解他为什么有此一问。
　　
　　沿着爱因斯坦的问题思考下去，一大堆哲学问题就跑出来了。物质世界有个客观的实体吗？爱因斯坦坚定地认为有。他认为自然的本质不应随着我们是否在观察它而改变。但是量子力学却似乎告诉我们，自然展现给我们看的面貌会依我们观察方式的不同而有所变异。这实在是很奇怪。我在这里要指出，有奇怪的波动│粒子二元性的物质，不仅是电子而已，光子也是如此。其实目前所知道的一切基本粒子，包括夸克与轻子都有二元性。光子与夸克遵循的波动方程式分别是马克士威方程式与狄拉克方程式。对光子来说，马克士威方程式中的电磁场强度与光子出现的机率有关，这就如同薛丁格波动函数与找到电子的机率有关。
　　
　　我再强调一下，电子的轨迹是根本就不存在，并不是我们没有能力去观测到而已。更具体地讲，如果在某时刻侦测到电子于A处，而在一分钟之后电子出现在B处，我们不可以认定电子是经由一条连接A点与B点的路径从A跑到B。很多人不信服这个结论。他们依然认定轨迹仍旧有意义，只是很难观测而已。这些人採取古典观点，提出一些理论，其中保留有客观实体的概念。这些理论通称为隐变数理论（Hidden Variable Theory）。至目前为止，没有一个隐变数理论和量子力学一样成功。但是谁能保证隐变数的想法永远不会成功呢？
　　
　　终于在一九六四年爱尔兰物理学者贝尔（J. Bell）推导出一个现在以他为名的不等式。此贝尔不等式是任何一个不违背爱因斯坦相对论原理的隐变数理论都要遵守的；但是在量子力学中，我们很容易找到明确违逆贝尔不等式的例子，所以量子力学的背后不可能存有一个现在还没人发现的隐变数理论。贝尔的研究在精神上其实是延续了爱因斯坦在一九三五年与波多尔斯基（B. Podolsky）及罗森（N. Rosen）共同发表的一篇文章中，对量子力学的挑战。在量子力学中，一个物理系统如果有两个以上的子系统（例如一个系统由两个或多个粒子所组成），这些子系统不必然就会有独立而明确的物理状态，不论这些子系统相隔有多么遥远。也就是说这些子系统全部都纠缠在一起，共同构成一个不能分割的物理状态。爱因斯坦不能接受这一点，认为这是量子力学的一大缺失。爱因斯坦等人的挑战虽然被玻耳挡了回来，他们的精神依然经由玻姆（D. Bohm）及贝尔等人的维护而流传在物理学家之中。
　　
　　量子力学难道就让我们永远失去一个没有不确定性的客观世界了吗？有些物理学家认为我们必须赋予「客观实体」一个新的意义。古典的说法已不适用，但不表示我们就失去了「客观」，今后我们要谈的是量子实体（实在）（Quantum Reality）。总之，量子力学固然解决了很多问题，但也引出了很多疑惑，让物理学家还要继续追问下去。
　　
　　今日量子力学研究的重点之一，在于了解古典世界究竟怎么与量子世界衔接起来。这两个世界差异那么大，似乎有个跨不过的鸿沟。但是自然只有一个，所以物理学家一定要把跨越鸿沟的桥筑起来。很多人相信在搭桥的过程中，一定会发现很多非常美妙的物理。

前言

　　玻耳（Niels Bohr）曾经说过：不为量子论所震惊者，必然不理解量子论。显然，在一九二○年代，当量子论的全部底蕴逐渐浮现时，玻耳的同代人一定深感惊惧与困惑。量子论不仅与十九世纪的古典物理学大相迳庭，而且彻底改变了科学家对于人与物质世界关系的观点。因为按照玻耳对量子论的诠释，那个「外在」世界并不是独立存在的，而且不可避免地与我们对它的感知融合在一起。

　　有些物理学家难以接受这样的理念并不足为奇。讽刺的是，在量子论发展的早期佔重要地位的爱因斯坦，后来却成了抨击它的急先锋。直到一九五五年去世时，爱因斯坦仍确信在量子论的表述形式中缺少了一种要素；没有他坚称的这一要素，我们在原子尺度上对物质的描述必然带有本质上的不确定性，因而是不完全的。在与玻耳长期的交往中，爱因斯坦曾多次试图证明量子论的不完全性。他提出过许多充满天才思维的论据，有些曾引起科学家的极大关注。但每一次，玻耳都马上设法找出优雅而富说服力的辩驳。久而久之，人们渐渐觉得爱因斯坦为驱除原子中的幽灵所作的努力是徒劳的。

　　然而时至今日，有关量子论的争论还未结束。近年来人们做了一系列检验性实验，其中以阿斯佩克特（Alain Aspect）及其法国同事所做的实验为其顶峰。这些实验促使人们以新的眼光来看待玻耳－爱因斯坦之争。

　　对量子论诠释之兴趣的复甦，激起了我〔布朗〕就这一主题制作一个专题广播节目的念头。我与保罗．戴维斯教授讨论了这一想法，他同意为英国国家广播公司第三电台提供一个专题节目。我们採访了几位最着名的对量子力学的概念基础有特殊兴趣的物理学家，了解他们对阿斯佩克特的实验结果和量子论其他新近进展的看法。

　　由于专题广播节目的播出时间十分有限，所以最后节目只採用了採访的若干简短片段。尽管如此，第三电台播出的「原子中的幽灵」节目仍然引起听众极大的兴趣。因此我们觉得，将这些採访内容出版成更完整、更永久的形式，是完全值得的。

　　除第一章外，本书内容皆以广播节目的原始採访录音为基础。虽然在编校过程中，为使对话更符合书面要求而不得不作了些修改，但我们仍力图保持其对话的特点。因为本书是专供一般读者阅读的，所以我们自己撰写了第一章，以介绍访谈中所讨论的概念。读者若已熟知其中的许多内容，可直接从第二章开始阅读，并参照书后的索引或术语释义。

　　最后，我们想提请注意的是，在我们委派採访任务时，有几位参与者（在此不列名！）认为，对量子论应作何诠释，目前并不存在实际的疑惑。至少，我们希望在本书中显示，这种自满是没有理由的。

　　我们衷心感谢所有参与此项工作的人，尤其是派尔斯（Rudolf Peierls）爵士，他认真审阅了第一章。我们也要感谢曼蒂．尤斯塔斯，她承担了誊录原始访谈录音内容这一繁重的任务。

第一章　奇异的量子世界
 
量子论是什么？
 
「量子」（quantum）一词，意为「一份量」（a quantity）或「一个分立量」（a discrete amount）。在日常生活的尺度上，我们已习惯于下述概念：一个物体的性质，如它的大小、重量、颜色、温度、表面积和运动，全都可以从一物体到另一物体以连续的方式递变。例如，就形状、大小和颜色来说，苹果之间并无明显的等级。可是，在原子尺度上，情况却完全不同。原子粒子的性质，如它们的运动、能量和自旋，并不总是表现出类似的连续变化，而是可以相差一些分立量。古典牛顿力学的一个假设是︰物质的性质是连续变化的。当物理学家发现这一观念在原子尺度上不适用时，他们不得不设计一种全新的力学体系──量子力学，以解释标志物质原子特性的团粒性。所以可以说，量子论就是导出量子力学的基础理论。
 
考虑到古典力学在描述从撞球到恆星与行星所有物体的动力学方面的成功，人们将它在原子尺度上被一种新的力学体系所取代看作是一场革命也就不足为奇了。不过，通过用量子论解释许多经典力学无法解释的现象，物理学家很快就发现了量子论的价值。这样的现象是如此之多，以至今天量子论常常被誉为一种前所未有的、最成功的科学理论。
 
起源
 
由于德国物理学家马克斯．蒲朗克（Max Planck）发表的一篇论文，量子论在一九○○年开始蹒跚起步了。当时，蒲朗克正在研究十九世纪物理学悬而未决的一个问题，即热物体的辐射热能在不同波长上的分佈问题。在某些理想条件下，此能量是按特定方式分佈的。蒲朗克证明︰只有假设物体以分立包或分立束发射电磁辐射，才能对这种方式作出解释。他称这种分立包或分立束为量子（quantum）。当时他并不知道物体何以会有这种不连续性，只是特设地（ad hoc）被迫接受而已。
 
一九○五年，量子假说得到了爱因斯坦（Einstein）的支持，他成功地用它解释了人们观察到的光能量从金属表面置换电子的现象，即所谓的光电效应（Photoelectric effect）。为了说明这种奇特的现象，爱因斯坦不得不将光束看成是后来称为「光子」的分立粒子流。对光的这种描述似乎与传统观点格格不入。

评分☆☆☆☆☆

这本《原子中的幽灵：探索量子力学的奇异世界》，光听书名就觉得好有意思，而且我本身就对科学类的书籍很感兴趣，尤其是那些听起来有点玄乎，但又被严谨的科学理论支撑的领域。量子力学这个东西，感觉就像是潜藏在最微小粒子里的幽灵，明明看不见摸不着，却能解释宇宙的许多奥秘。这本书的标题就抓住了我的好奇心，让我迫不及待想知道，那些“幽灵”到底是什么？它们又是如何运作的？作者会不会用比较浅显易懂的方式来解释这些复杂的概念呢？我一直觉得，伟大的科学书籍不应该只属于科学家，更应该能让像我这样的普通读者也能看得懂，并且从中获得乐趣和启发。我希望这本书能带我进入一个全新的视角，去重新认识我们所处的世界，了解那些我们习以为常的现象背后，竟然隐藏着如此奇妙而颠覆性的原理。我期待作者能够用生动的比喻和精彩的案例，把量子力学这个听起来遥不可及的概念，变得触手可及，甚至激发我未来去深入了解更多相关知识的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的介绍引起了我极大的兴趣，特别是“奇异世界”这个词，让我联想到科幻小说中的许多奇妙设定。量子力学本身就是一个充满悖论和反直觉概念的领域，例如叠加态、量子纠缠等等，这些都挑战着我们日常的逻辑思维。我非常好奇作者将如何带领读者穿越这个“奇异世界”，是会像一位经验丰富的导游，详细介绍每个景点，还是像一位探险家，带领我们去发现未知的领域？我特别希望这本书能够避免过于枯燥的数学公式，而是通过形象化的描述和引人入胜的故事，来阐释量子力学的核心思想。毕竟，对于非专业读者来说，理解抽象的科学概念是一大挑战。如果这本书能做到这一点，那它绝对是一本值得推荐的科普读物。我期待它能让我对“存在”的本质有更深的思考，甚至对我们所认为的“现实”产生新的疑问。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，我们生活的这个世界，远比我们想象的要奇妙得多。而量子力学，无疑是其中最让人着迷的部分之一。《原子中的幽灵：探索量子力学的奇异世界》，这个书名就有一种魔幻现实主义的感觉，让我对内容充满了期待。我希望这本书能带我进入一个完全不同的思维空间，挑战我固有的认知。我期待作者能够用一种既学术又不失趣味的方式，来解读量子世界的奇特现象。比如，它如何影响了我们的技术发展，又如何改变了我们对现实的看法。如果这本书能让我产生一种“哇！原来是这样！”的感叹，并且在读完后，能够更清晰地理解一些科技原理，那它的价值就太大了。我希望它能够激发我更多的思考，让我对科学探索本身产生更深的敬畏感。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我对原子和微观世界的探索都充满着好奇。总觉得在我们看得见的物质之下，隐藏着一个完全不同的、充满活力的世界。《原子中的幽灵》这个名字，恰好触动了我内心深处对这种未知的渴望。我希望这本书不仅仅是介绍概念，更能讲述这些概念是如何被发现的，那些伟大的科学家们是如何一步步揭开量子面纱的。我想了解他们的思考过程，他们的实验设计，以及他们在面对那些颠覆性理论时的挣扎与突破。科学的魅力，很大一部分在于其发展历程，在于人类智慧不断挑战极限的过程。如果这本书能够让我感受到这种历史的厚重感和科学家的精神，那将比单纯的知识传递更有价值。我期待作者能够像一位引人入胜的叙事者，将量子力学的发展史讲得精彩纷呈，让我仿佛置身于那个激动人心的时代。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，量子力学对我来说是一个有点令人生畏的领域，但同时又充满了无限的吸引力。就像一个巨大的迷宫，里面藏着宇宙最深层的秘密。《原子中的幽灵》这个名字，听起来既神秘又有点吓人，但又让人忍不住想一探究竟。我希望这本书能够像一束光，照亮我对于这个复杂领域的困惑。我期待作者能够用清晰、有条理的语言，层层递进地介绍量子力学的基本概念，而不是一开始就抛出一些让人难以理解的术语。如果书中能够包含一些有趣的实验演示或者生活中的类比，那就更棒了。毕竟，很多时候，我们对事物的理解，往往是从最直观的类比开始的。我希望这本书能让我明白，即使是看似微不足道的“幽灵”，也能对我们宏观的世界产生如此巨大的影响，从而更深刻地理解科学的普适性和力量。