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探索真实的量子世界,找寻隐藏的宇宙奥秘|《隐藏的宇宙》书评

青颜读书 2021年09月13日 书籍名称:隐藏的宇宙 书籍作者:肖恩•卡罗尔 发布者: 来源:豆瓣

伊索寓言中有这样一个故事,狐狸贪恋葡萄架上美味多汁的果实,奈何它想了无数办法,还是吃不到这些葡萄。随后,狐狸安慰自己也对其他狐狸说,葡萄是酸的,一点也不好吃。

这个故事里的狐狸象征着“物理学家”,可口的葡萄就寓意着“理解量子力学”。

这就是人们和量子力学的关系。量子力学看起来神秘莫测,又匪夷所思。然而,事实上量子世界离我们并不遥远,我们就生活在量子世界里,量子力学无处不在。

今天,青颜带来这本美国着名物理学家肖恩.卡罗尔的《隐藏的宇宙:量子世界与时空涌现》。让我们一起走进量子力学,探索真实的量子世界,寻找到隐藏的宇宙奥秘。

这本书主要的思想有三点:
(1)量子力学应该被我们重视,理应可以理解,以及量子力学的法则;
(2)量子力学在研究上已经取得了真正的进展;
(3)量子力学的重要性,挖掘量子力学本身,发现量子纠缠和时空卷折弯曲间可能颇具争议的关联。

首先,作者在一开篇,就给量子力学下了定义,“量子力学是我们理解微观世界的最佳理论,描述了原子和粒子如何通过自然作用力相互作用,预测实验结果的精确程度也让人叹为观止。”

作者说:“从根本上讲,所有的化学过程都需要用到量子力学”。必须要有量子力学,才能让我们周围这个世界最基本的特征变得有意义。”

通过这段描述,我们知道量力力学无处不在,大到太阳为什么会发光,半导体、晶体管、微型芯片等应用,小到桌子为什么会结实,这些全部都要靠量子力学发挥作用。

“量子力学并不是魔法,而是我们对现实世界最深刻、最全面的看法。”量子力学并不是针对现实情形的模拟,而它本身就是真实。

理查德.费曼说:“我想我敢打包票,没有人懂量子力学。”为什么谈起量子力学,人们就会色变,觉得它“瘆人”呢?

究其原因,在于量子力学的博大精深、叹为观止。

量子力学描述的是整个世界,包括你我他,包括星系和恒星,也包括黑洞中心和宇宙起源。量子力学诠释提供给我们的是概率而不是确定成果。

物理学家马克斯.波恩提出了玻恩定则,即特定结果的概率=该结果的振幅的平方。

作者在文中列出了教科书上的量子力学的法则:
第一部分
1. 指定特定波函数普西,设定系统;
2. 让系统根据薛定谔方程演化。

第二部分:
3. 我们可以选择测量某些可观测物理量比如位置,而在测量时会得到明确结果;
4. 用波函数可以计算出得到任何特定结果的概率。波函数为每个可能的测量结果都分配一个振幅,会得到该结果的概率就是这个振幅的平方;
5. 波函数会在测量时坍缩。在测量之前无论波函数如何展开,在测量之后都会集中到我们测量时得到的结果上。

“不用说,如果认为这些法则代表了现实世界真正的运行方式,肯定是骇人听闻。”作者说,量子力学目前的教科书式表达并没有能量完全阐述这个理想。

其次,作者总结过去,重点介绍了目前最有前景的理解方式,即量子力学的埃弗里特诠释或多世界诠释。

多世界诠释的最主要的一个难解之谜:概率的来源和本质。薛定谔方程完全基于决定论,与此同此还遵循玻恩定则。

量子力学蕴含一系列法则,比如对量子系统有一个数学描述,外加阐述一下这些系统如何随着时间演化。此外还有一系列的额外的法则。

基本上有两种说法,其一我们需要了解所谓的测量或者观测,以及系统在未被观测时为何会表现得截然不同;其二我们应该转变观点,从“世界客观存在、与我们感知世界的方式无关”到“观测行为在某种意义上是现实世界的根本特征”的转变。


最后,作者展望未来,阐述所有这些都很重要。尤其强调量子力学的重要性。只有挖掘量子力学本身,才能发现量子纠缠和时空卷折弯曲间可能颇具争议的关联。

纵观历史,对于这个世界的认知,我们有着很多简单且信服的思考模型,让我们相信现实的存在与我们完全无关。我们没有必要想着,是我们通过观察和思考,才能让现实得以成为现实。

量子力学的核心谜团可以概括为一句简单的箴言:“我们看向这个世界的时候,我们亲眼所见似乎跟这个世界的真实情形完全不同。”

这是我在高中结束后,读过的第一本关于物理学科的书《隐藏的宇宙:量子世界与时空涌现》。

我们一直生活在我们认知的世界,而这个世界就是量子的世界。

量子世界是让人叹为观止的真实世界,又描绘了我们真实世界之外的很多世界。

我想着这就是,作者所说的隐藏的宇宙背后蕴藏的含义。

这本书知识密度大,逻辑清晰,案例丰富,适合对世界、对宇宙、对物理感兴趣的人来读。

虽然它不是一本人人都能读懂的书,却是一本地地道道的好书。

我们一直看到的和相信的,是我们认知内的世界,而非真实的世界。

总有一些英勇且智慧的人,不断打破认知的魔咒,带领我们去发现隐藏的宇宙和奥秘。

我是青颜,做你的青颜知己,陪你读书看世界,期待与你的相遇。