读《上帝掷骰子吗?量子物理史话》I

科学故事也很有趣

Posted by zhangzhe on October 6, 2018

索尔维会议参会人员合影


2018.2.23-更新链接,前段时间中科院物理所曹则贤老师的文章《装物理学家很欢乐很沉重》,这是一篇非常好的文章。比我下面写的好的多了。


这本书,强烈推荐。

我估计没有水平把作者已经写的很好的内容再写一点儿来吸引你了。这里想起了高中人教版物理书序言里的的一首诗,说过去有一人看过杭州西湖的画之后,不相信世界有这样的美景,后来路过西湖,然后做了一首诗: 昔日曾见此湖图,
不信人间有此湖;
今日打从湖上过,
画工还欠费功夫。
也正如此诗所言,写教材序言的作者说,你学完书中内容后,最后也许会拍着桌子说,画工还欠费功夫啊!同样,看完史话后,你也会这样说。

你该做的可能是去尝试看看它是否值得去读。我能做的可能只是把我的一点感悟写出来而已,这样有助于自己的思考也同样可以分享给其他人。

于偶然间发现这本书,一开始的赫兹实验就深深地吸引了我,然后让我一路闯红灯似的看到了最后。 当年明月在《明朝那些事儿》里说,历史也可以很好看。同样,科学的故事也很精彩。这本书似乎不输金庸武侠小说,我看的时候,我有种想法,如果讲这些科学人物们的故事转化成相应的武侠故事,那定然精彩无比。武侠里的跌宕情节,各门各派,各种武功,高手过招,这里应有尽有。举一个例子,近代物理发展到量子力学的时候,出现了以波尔为首的哥本哈根学派和以爱因斯坦为首的另一派,两派高手就像华山论剑一样展开了论战。以前,关于光本质问题而出现的微粒派和波动派。各种武功的创制也是引人神往的,金庸小说里的写出九阴真经的黄裳,那位据九阴反其意又做出九阳真经的赌酒僧,创出独孤九剑的独孤求败,宫中创制葵花宝典的太监等等。同样,科学的江湖里也是这样的,麦克斯韦写就麦克斯韦方程组,普朗克穷思苦想得出的普朗克方程代表着什么,终悟得量子概念,然而没有多少人领悟到这个幽灵的力量,爱因斯坦发现了这个幽灵,由此提出光量子将这个幽灵带到了整个欧洲上空。这个幽灵最终涤荡了一切!(2017.12.27)

这本书虽说是史话,但绝不是杜撰,其考证颇多。在读的过程中,可能会发现那些巨人们的事迹令人心驰神往,他们的创造与发现让人惊叹。 科学也是很迷人的,只不过是在你发现它的美之后。

赫兹

海因里希·鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz,1857年2月22日-1894年1月1日),德国物理学家,于1888年首先证实了电磁波的存在。 通过实验,他证明电信号象詹姆士·麦克斯韦和迈克尔·法拉第预言的那样可以穿越空气,这一理论是发明无线电的基础(没有它,就看不到这篇文章了)。他注意到带电物体当被紫外光照射时会很快失去它的电荷,发现了光电效应(对于这个奇怪想象,他当时百思不得其解,然而他忠实地记录下了这个现象,这尤其值得我们学习,忠实地记录下观察到的想象,自己解决不了的后人也许可以解决。麦克斯研究电磁现象时赞扬伟大的法拉第,赞扬他不仅把成功的实验记录下来,而且把失败的记录下来了,不仅把如何成功的记录下来,而且把如何失败的记录下来了。法拉第数十年研究的记录手稿都保持下来了,后人可以研究他如何成功,如何思考,这是非常有益的,养成一个记录自己思考的习惯是很有益的),最终由爱因斯坦给予了解释。 赫兹对人类文明作出了很大贡献,正当人们对他寄以更大期望时,他却于1894年元旦因血中毒逝世,年仅36岁。 我们是不是可以去了解一下这位做出贡献的伟大科学家呢?

当赫兹验证了麦克斯韦预言的电磁波时,那是什么样的一种心情,世界上竟真有这种看似虚无缥缈的东西。能预言这世界上的一种东西,还能用一些数学的几个式子把他表示出来,那是多么美妙的感觉。可惜的是麦克斯韦英年早逝,在二十世纪那个奇才辈出,科学疯狂更新的时代,所有的物理定律几乎都被相对论修正过,独麦氏定律无损。他若在世,真不知道他还会创造出什么东西来?你看他发须飘飘,武功世所罕见,真是像极了笑傲江湖中的风清扬。

麦克斯韦、赫兹英年早逝,上天是何其不公啊!我想对他们最好祭奠就是身为他们领域中的后辈们能做出令他们满意的东西来,解决他们剩下问题,去超越他们。正如乔布斯说的,“生命的更替是前进的不竭动力,老的一辈终将被年轻的所替代,世界是年轻人的。”当他被苹果开除时,他沮丧极了,他感觉自己弄丢了前辈们的接力棒。但他最终重新执掌苹果,推出更棒的产品,估计连外星人也要用他的苹果手机了。

同样,科学的接力赛也从来不会停。只不过这场接力赛是太过漫长,也极其精彩。想要了解这场接力赛中那些努力奔跑的人物,就去先看看这本书吧。

人类在解决科学问题时会有曲曲折折,有时前进,有时停滞甚至倒退,一代又一代的大师前辈们来了又去,有的获得无比的荣誉、突出的成就,有的默默无闻,有的做了修修补补的工作,但他们都是智慧的构筑者,都为科学大厦的修建立下了你可以不知道但不能否认不能忽视他们存在的功勋。因为无他们,则无后来者。他们成功,后来者继承发扬创新,他们失败,后来者反思改变创新,于是道路曲折满长,但是“我们必须知道,我们终将知道”。即使世界是像不确定的,我们也要知道它是不确定的。 那天参观两弹一星纪念馆时,心里说不出的难受、激动、鼓舞,我敬仰大师前辈们的爱国与对科学的朴实的热爱,一切具体的不想说了,我知道我眼中有过湿润。张载说“为天地立心,为生民请命,为往圣继绝学,为万世开太平”,我以前觉得这句话可能有点装,不真实,但是前辈做的东西难难道不是这句话么?

科学之美(2017.12.27) 我想探讨一下,写一些自己的理解,记录自己的一点体悟,当然自己必然会有不足,还望见谅了。 前段时间上课,老师谈到科研,说“科研其实也是一种精神活动,其实有时离生活挺远的。”科学家其实是一群用想象力构建一种理想中的模型来对刻画世界的人。尽管在和很多方面,我们构建的模型已经能够很好的描述世界,它确实是按这个模型运转的,但是那也不一定表明它真正的本质就是那样的啊。我们把自己想象出成电影《楚门的世界》里的楚门,我们以为自己掌握了一些规律,其实除了自己以外一切都是按某种剧本演化的。那科学追求的是找到那个剧本吗?另一种可能是本来就没有什么规律嘛,我们一厢情愿弄上去的。这些都有待自己进一步思考了。我还看到过说伽利略的话,他并不关注它们为什么下落,而是关注它们如何下落的,如何描述它们运动。这样怎么样,也挺好的。不过我们的一种好奇心让我们实在想知道这一切到底是怎么回事?为什么?也许这是一种科学的美吧。 最近看地球脉动,感叹这个地球上这些生命的伟大与神奇。而这只是一个地球而已。当夜里仰望一下(当然是没有雾霾的时候)星空,更加浩瀚无垠的一种感觉会从后背经颈部到大脑。

顺便推荐一部新出的美剧-《genius》。讲的是爱因斯坦,豆瓣评分8.6,还不错。
genius海报

其中,当德美俩国加紧制造原子弹时,美国派刺客前期刺杀海森堡(量子力学的构建者,提出矩阵力学)。只要听到海森堡有任何可能制造出原子弹的话,立刻开枪杀死。 不过有趣的是,海森堡和这位刺客路上交谈中问了一个问题。大意是,如果你是一名物理学家,而且知道如何制造原子弹,这会为你的国家赢得战争,但是会让数千万人失去生命,你会怎么做呢? 最后,他讲起了他的不确定性原理来告诉那位此刻手在裤兜里准备摸枪的刺客:他所处的境地是多复杂。也正是这段话,让刺客悄然放下了手中的枪。 不确定中的海森堡 不确定中的海森堡 不确定中的海森堡

看来,我们能生活在这样的时代,还得感谢海森堡啊。要真是这样,他应该也像辛德勒一样被人们所铭记。

最后美国成功制造出了原子弹并对日本使用了这一武器。德国一科学家问“他们是怎么做到的”,海森堡这样回答

不确定中的海森堡
所有的这些,看起来波澜壮阔,令人心潮澎湃,然而一定要知道:科学成就背后需要无数的汗水与努力,甚至有时这些还远远不够,有时需要忍受冷嘲热讽、孤独、病痛、无助、攻击、漫长没有任何成果的岁月以及日复一日的看似枯燥的过程……对他/她们致以敬意吧。