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上帝掷骰子吗?量子物理史话

作者:曹天元

出版社:北京联合出版公司

出版年:2013-8-1

页数:369

豆瓣评分:9.2 去购买

编辑推荐

荣获“科学时报读书杯”科普创作奖(2005)

第三届“吴大猷科普奖”(2006)

国家图书馆文津图书奖(2007)

中国版《时间简史》,专业性与趣味性兼备,超好看的科普佳作


内容简介

《上帝掷骰子吗?:量子物理史话(全新修订)》是关于量子论的故事。量子论是一个极为奇妙的理论:从物理角度来说,它在科学家中间引起了激烈的争议和关注;从现实角度来说,它给我们的社会带来了变化和进步;从科学史角度来说,也几乎没有哪段历史比量子论的创立得到了更为彻底的研究。然而不可思议的是,它的基本观点和假说至今没有渗透到大众的意识中去,这无疑又给它增添了一道神秘的光环。

《上帝掷骰子吗?:量子物理史话(全新修订)》带读者做一次量子之旅,从神话时代出发,沿着量子发展的道路,亲身去经历科学史上的乌云和暴雨,追逐流星的辉光,穿越重重迷雾和险滩,和伟大的物理学家们并肩作战。除了回顾基本的历史背景,还将向着未来探险,去逐一摸索量子论面前的不同道路,闯入人迹罕至的未知境地,和先行者们一起开疆扩土。让人惊叹的,不仅仅是沿途那令人眼花缭乱的绚丽风景,更来自于人内心深处的思索和启示——那是科学深植在每个人心中不可抗拒的魅力。

《上帝掷骰子吗?:量子物理史话(全新修订)》适合任何有中学基本物理概念的读者。


作者简介

曹天元,出生于上海,足迹遍历内地、香港和美国,现居香港。本人不愿透露具体身份。


精彩书评

★每个男士书橱上的必备书之一。谁不拥有《上帝掷骰子吗?:量子物理史话(全新修订)》,他就是一个和时代脱节的人。

以往看了很多国外的读物,觉得老外写得真不错,为什么国人就写不出来呢7另一方面,看老外的读物后,有些东一枪、西一棒的感觉,甚至包括《时间简史》。此书一出,感觉把以往读过的量子科普读物给串起来了,相当耐读,相当生动。《上帝掷骰子吗?:量子物理史话(全新修订)》是一本非常难得的国产前沿科普佳作!

不仅科技含量高而且通俗易懂,初一的数学水平看懂都完全无压力。从某种程度上改变了我的人生观:P从今以后要好好学习啦。

作者文笔流畅,描写生动,语言通俗易懂,对于一本讲述量子物理的科普著作来说,实属难得。而作为读者,无论你是否具备物理学的专业背景,只要你对物理学界这一段灿烂辉煌的历史感兴趣,你都可以拾起这本书,听听曹天元(Capo)为你娓娓道来这段物理史上镌骨铭心的光辉岁月!作者是个天才。

——读者评论


目录

黄金时代

乌云

火流星

白云生处

曙光

殊途同归

不确定性

决战

歧途

回归经典

不等式的判决

新探险

尾声

外一篇

海森堡和德国

原子弹计划

后记

主要参考资料

人名索引


精彩书摘

我们的故事要从1887年的德国小城——卡尔斯鲁厄(Karlsruhe)讲起。美丽的莱茵河从阿尔卑斯山区缓缓流下,在山谷中辗转向北,把南方温暖湿润的风带到这片土地上。它本应是法德两国之间的一段天然边界,但在1870年,雄才大略的俾斯麦通过一场漂亮的战争击败了拿破仑三世,攫取了河对岸的阿尔萨斯和洛林,也留下了法国人的眼泪和我们课本中震撼人心的《最后一课》的故事。和阿尔萨斯隔河相望的是巴登邦,神秘的黑森林从这里延展开去,孕育着德国古老的传说和格林兄弟那奇妙的灵感。卡尔斯鲁厄就安静地躺在森林与大河之间,无数辐射状的道路如蛛网般收聚,指向市中心那座著名的18世纪的宫殿。这是一座安静祥和的城市,据说它的名字本身就是由城市的建造者卡尔(Karl)和“安静”(Ruhe)一词所组成。对于科学家来说,这里实在是一个远离尘世喧嚣,可以安心做研究的好地方。

海因里希·鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz)正站在卡尔斯鲁厄大学的一间实验室里,专心致志地摆弄他的仪器。那时候,赫兹刚刚30岁,新婚燕尔,也许不会想到他将在科学史上成为和他的老师亥姆霍兹(Hermannyon Helmholtz)一样鼎鼎有名的人物,他不会想到将和汽车大王卡尔·本茨(Carl Benz)一起成为这个小城的骄傲。现在,他的心思只是完完全全地倾注在他那套装置上。

赫兹给他的装置拍了照片,不过在19世纪80年代,照相的网目铜版印刷技术还刚刚发明不久,尚未普及,以致连最好的科学杂志如《物理学纪事》(Anna.Zen der Physik)都没能把它们印在论文里面。但是我们今天已经知道,赫兹的装置是很简单的:它的主要部分是一个电火花发生器,有两个大铜球作为电容,并通过铜棒连接到两个相隔很近的小铜球上。导线从两个小球上伸展出去,缠绕在一个大感应线圈的两端,然后又连接到一个梅丁格电池上,将这套古怪的装置连成了一个整体。

赫兹全神贯注地注视着那两个几乎紧挨在一起的小铜球,然后合上了电路开关。顿时,电的魔力开始在这个简单的系统里展现出来:无形的电流穿过装置里的感应线圈,并开始对铜球电容进行充电。赫兹冷冷地注视着他的装置,在心里面想象着电容两端电压不断上升的情形。在电学的领域攻读了那么久,赫兹对自己的知识是有充分信心的。他知道,当电压上升到2万伏左右,两个小球之间的空气就会被击穿,电荷就可以从中穿过,往来于两个大铜球之间,从而形成一个高频的振荡回路(Lc回路)。但是,他现在想要观察的不是这个。

果然,过了一会儿,随着细微的“啪”的一声,一束美丽的蓝色电花爆开在两个铜球之间,整个系统形成了一个完整的回路,细小的电流束在空气中不停地扭动,绽放出幽幽的荧光来。火花稍纵即逝,因为每一次振荡都伴随着少许能量的损失,使得电容两端的电压很快又降到击穿值以下。于是这个怪物养精蓄锐,继续充电,直到再次恢复饱满的精力,开始另一场火花表演为止。

赫兹更加紧张了。他跑到窗口,将所有的窗帘都拉上,同时又关掉了实验室的灯,让自己处在一片黑暗之中。这样一来,那些火花就显得格外醒目而刺眼。赫兹揉了揉眼睛,让它们更为习惯于黑暗的环境。他盯着那串间歇的电火花,还有电火花旁边的空气,心里面想象了一幅又一幅图景。他不是要看这个装置如何产生火花短路,他这个实验的目的,是为了求证那虚无缥缈的“电磁波”的存在。那是一种什么样的东西啊,它看不见,摸不着,到那时为止谁也没有见过、验证过它的存在。可是,赫兹对此是坚信不疑的,因为它是麦克斯韦(Maxwell)理论的一个预言,而麦克斯韦理论……哦,它在数学上简直完美得像一个奇迹!仿佛是上帝之手写下的一首诗歌。这样的理论,很难想象它是错误的。赫兹吸了一口气,又笑了:不管理论怎样无懈可击,它毕竟还是要通过实验来验证的呀。他站在那里看了一会儿,在心里面又推想了几遍,终于确定自己的实验无误:如果麦克斯韦是对的话,那么每当发生器火花放电的时候,在两个铜球之间就应该产生一个振荡的电场,同时引发一个向外传播的电磁波。赫兹转过头去,在不远处,放着两个开口的长方形铜环,在接口处也各镶了一个小铜球,那是电磁波的接收器。如果麦克斯韦预言的电磁波真的存在的话,那么它就会飞越空间,到达接收器,在那里感生一个振荡的电动势,从而在接收器的开口处也同样激发出电火花来。

实验室里面静悄悄的,赫兹一动不动地站在那里,仿佛他的眼睛已经看见那无形的电磁波在空间穿越。当发生器上产生火花放电的时候,接收器是否也同时感生出火花来呢?赫兹睁大了双眼,他的心跳得快极了。铜环接收器突然显得有点异样,赫兹简直忍不住要大叫一声,他把自己的鼻子凑到铜环的前面,明明白白地看见似乎有微弱的火花在两个铜球之间的空气里跃过。是幻觉,还是心理作用?不,都不是。一次,两次,三次,赫兹看清楚了:虽然它一闪即逝,但上帝啊,千真万确,真的有火花正从接收器的两个小球之间穿过,而整个接收器却是一个隔离的系统,既没有连接电池也没有任何的能量来源。赫兹不断地重复着放电过程,每一次,火花都听话地从接收器上被激发出来,在赫兹看来,世上简直没有什么能比它更加美丽了。

  ……

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