量子迷宫

[美]保罗·哈尔彭

出版时间

2020-05-31

ISBN

9787508698892

评分

★★★★★

标签

科学

书籍介绍

本书讲述了两位杰出的物理学家理查德•费曼和约翰•惠勒从结识到成为一生挚友,其间推动量子物理学取得颠覆性发展的故事。

1939年秋天,才华出众的麻省理工学院研究生费曼,来到惠勒在普林斯顿大学的办公室,以教学助手的身份汇报工作。一本正经的惠勒把他的手表放在桌子上,为两人的这次交谈计时。费曼明白了惠勒的用意,于是在两人第二次见面的时候,把自己的廉价手表也放在了桌子上,紧挨着惠勒的那块。这一幕发生后,两人便默契地大笑起来,持续一生的深厚友谊从此萌芽。

乍一看,他们似乎不可能成为良师益友。说话轻声细语的惠勒给人的第一印象是保守刻板,但他对宇宙的看法十分大胆,绝不墨守成规。生活中幽默风趣、喜欢冒险的费曼却是个一丝不苟的物理学家,他只相信经过验证的理论。然而,他们在精神上默契十足,碰撞出一串串璀璨的思想火花。比如,费曼提出,量子实在是可替代的、相互矛盾的可能性的组合;惠勒在追逐量子引力理论的过程中,提出了虫洞和黑洞这两个里程碑式的概念。这只是两人合作关系的开始。

惠勒和费曼的最伟大科学成就之一,就是引发了人们对时间和现实本质的重新思考,进而推动了弱核力、强核力和电磁力的统一,创立了弦理论,等等。更重要的是,费曼和惠勒使量子物理学得到了颠覆性的发展。

AI导读
核心看点
  • 讲述费曼与惠勒的深厚友谊及科学合作历程
  • 深入解析量子电动力学与时间本质的颠覆性思考
  • 展现两位物理学家如何推动弦理论与统一场论发展
适合谁读
  • 对量子物理发展史及科学家生平感兴趣的读者
  • 希望了解费曼与惠勒思想碰撞与科学贡献的爱好者
  • 喜欢阅读兼具科学深度与人文色彩的科普传记读者
读前提醒
  • 本书侧重人物关系与思想史,硬核物理公式较少
  • 建议结合费曼自传阅读,以获取更鲜活的人物形象
  • 部分量子概念较抽象,需耐心理解其哲学意涵
读者共识
  • 惠勒与费曼的友谊故事动人,科学探索充满激情
  • 叙事风格偏平铺直叙,部分读者觉得不如费曼自传有趣
  • 作为科普传记合格,但物理深度对非专业读者有门槛

本导读基于书籍简介、目录、原文摘录、短评和书评生成,不等同于全文精读。

精彩摘录
  • "1905年,爱因斯坦提出的光电效应理论表明,只从电磁波的角度描述光是不完整的。光会以波包(光子)的形式传播,因此具有波动性和粒子性的混合属性。在康普顿散射中,光子携带着能量和动量(这是粒子的特征),能量和动量又与其频率和波长(这是波的特征)相关,这一事实完美地体现了光的波粒二象性。"
  • "有一段时间,让广义相对论圈的成员觉得奇怪的是,他们都收到了装有打印副本的信,署名是普林斯顿大学的“约翰·阿奇博尔德·怀勒”,文章标题是《拉斯普廷、科学和命运的变形》。"
  • "费曼永远怀有好奇心,不仅对物理世界感到好奇,也对它与人类经验的联系感到好奇。不过,他很难忍受基于纯粹的推理、直觉或情感的推测。他认为,一切重要的事情都应该是可检验的,为什么要浪费时间猜来猜去呢?"
  • "空间作用于物质,告诉物质如何运动;物质又反过来作用于空间,告诉空间如何弯曲。"
  • "今天,在统一包括引力在内的所有自然力的理论中,呼声最高的是M理论,它是超弦理论的一个推广版本,包含振动的能量膜,以及各种弦结构(超对称的和不是超对称的)。M理论的基本组分不是点粒子,而是普朗克长度大小的弦和膜,以多种模式相互作用。只在有10个维度或者11个维度的空间中,它们才能在数学上具有一致性,其中至少有6个维度会被卷曲成类似卷饼的形状,叫作“卡拉比一丘流形”。理论物理学家对费曼图进行了修正,以便将这类高维空间中的物体及其可能的相互作用纳入其中。 M理论最大的问题在于,针对它的不同组分的性质和卡拉比-丘流形的空间配置方式,它给出了令人震惊的可能性范围。据估计,卡拉比-丘流形约有10⁵⁰⁰种可"
  • "的 惠勒的游戏和“万物源于比特”的想法之间的深层联系是,所有问题的答案都是二元的:“是”或“否”(相当于1和0)。因此,答案不仅可以由问题产生,而且所有问题的答案都可以用一个二进制串来表示。类似地, 延迟选择实验中的开关也是二元的,可以随意使那面重要的镜子上升或下降,决定着实验结果是波动性还是粒子性的。像惠勒那样把延迟选择实验应用于宇宙本身,我们或许就可以想象通过一系列关于进行何种宇宙学测量的二元决策,以追溯的方式编码宇宙的性质。"
  • "惠勒把他的新哲学称为“参与性人择原理”。就像玻尔的互补原理一样,它强调了观测者的作用。然而,十分奇怪的是,由于延迟选择,观测者既有能力塑造未来,也有能力塑造过去。一个例子就是前文中提到的天文学家在他的望远镜上加了一块半镀银镜,使来自古老类星体的光子从粒子性变为波动性。根据他之前在几何动力学和量子泡沫方面的研究工作,惠勒认为,影响过去结构的波函数,可以塑造宇宙本身的命运。或许,人类的观测就是以这种方式塑造了原初宇宙,使它进化出维持生命的能力。因此,今天的人类运用其深远的观测能力追溯至遥远的过去,在某种意义上创造出我们存在的条件。惠勒用电子学术语做类比,把这一想法称为“自激电路”,并为它绘制了一幅"
  • "多伊奇并不是唯一拥护埃弗雷特多世界诠释的人。德国物理学家迪特尔·策在1970年提出了一种叫作“多心灵诠释”的变体,探索了多世界诠释的含义。迪特尔·策假设观测者本身并没有因观测而分裂,取而代之的是他与被观测的物体一起保持叠加态。观测者的波函数不会坍缩,而是与被观测的量子系统的波函数发生了纠缠(关联为同一量子态)。那么,为什么他感知到的是一个确定的测量结果,而非不同可能性的混合呢?迪特尔·策声称,这是因为他的心理状态分岔为不同的分支,每个分支都对应一个不同的、确定的结果。因为一个身体只能由一个心灵来引领,其他的选择虽然存在,但实质上不起作用。 迪特尔·策还提出了一个与多心灵诠释相关的概念,叫作“退"
作者简介
保罗•哈尔彭(Paul Halpern),美国费城科学大学物理教授,著有15本科普图书。他目前住在美国宾夕法尼亚州费城附近。
目录
引言 时间革命
研究生助教 004
量子测量问题与哥本哈根解释 007
命运的一次绝妙安排 010
别闹了,费曼先生! 011

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用户评论
书是好书,但我发现,无论人类对于时间的解释是周期的,单箭头的,还是迷宫一般的,都是为了让自己安心。所以,人类安排了周而复始的节日,预设了线性的开始,过程和结局,幻想着平行宇宙的其它可能性。。。哎,想到这些突然觉得好没劲,只想躺平。
流水式传记,物理学是真的看不懂啊。
“惠勒和费曼的最伟大科学成就之一,就是引发了人们对时间和现实本质的重新思考,进而推动了弱核力、强核力和电磁力的统一,创立了弦理论,等等。更重要的是,费曼和惠勒使量子物理学得到了颠覆性的发展。”
本书前半段详细介绍了费曼在研究生阶段与导师惠勒之间的合作,他们的合作都被视为各自事业中最幸运的事情之一。惠勒后来回忆道:“不知交了什么好运,他被安排为我的研究生。”费曼后来接受采访时则说:“我刚到普林斯顿时,很幸运地成为惠勒的研究助理。可以说,我的成功来自我从他身上学到的东西。” 后半段则交错着介绍两人战后各自的研究,只能在各种学术会议上才能相遇。但两人共同的特点是喜欢给学生上课,惠勒认为学习某一领域知识的最好办法就是给学生讲课,而费曼的物理学讲义更是成为永恒的经典。 最让我感动的是,费曼在1978年做完肿瘤切除手术后需要静养,无法参加各种会议,惠勒便对费曼说:“和你讨论任何事情,都值得我翻山越岭。” 在包含过去与未来的量子迷宫里,两位真诚的朋友携手前行。
作为一本科普读物绝对合格,作者条理非常清晰,深入浅出。但是,我作为一个物理学渣,我真是看不懂里面的干货啊啊啊啊啊啊
比起费曼自己写的,实在是差太远了。这么有趣的一个人,写出来平平淡淡的,味如嚼蜡。
去年教物理的时候,有个学生很喜欢听物理学家的各种逸事。在初升高前的最后一节课,我买了这本书送给她。
物理科学性读物确实有点晦涩难懂 用黑洞物理概念来“谈下人们是如何彼此失去联系的”就是“两个互相通说的观测者分别往相反的方向走,最终他们再也不可能互相联系了,这种情况出现在连续恒星坍缩的奥本海默-斯耐德问题中” 来自米斯纳《广义相对论中的无限红移》报告
当传记吧。物理学科普有个悖论,写公式看不懂,不写公式又不信。
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