【XH】 上帝掷骰子吗-量子物理史话-全新修订 精装珍藏 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曹天元 著

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店铺： 爱尚美润图书专营店

出版社： 北京联合出版公司

ISBN：9787550217454

商品编码：29485856571

包装：精装

出版时间：2013-09-01

基本信息

书名：上帝掷骰子吗-量子物理史话-全新修订 精装珍藏

定价：45.00元

作者：曹天元

出版社：北京联合出版公司

出版日期：2013-09-01

ISBN：9787550217454

字数：

页码：381

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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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

内容提要

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　　《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。

目录

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序
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

作者介绍

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　　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。

文摘

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　　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《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（HermannyoHelmholtz）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，以致连好的科学杂志如《物理学纪事》（Anna．Zeder 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。
　　……

序言

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星辰大海的低语：物理学革命的壮丽史诗 让我们一同踏上一段穿越时空的非凡旅程，去探寻人类智力在理解宇宙最深层奥秘过程中所经历的惊心动魄的变革。这不仅是一部关于科学发现的故事，更是一部关于人类好奇心、坚持不懈以及智慧火花如何照亮未知黑暗的史诗。我们将从牛顿的宏伟机械宇宙出发，那里一切都遵循着确定、可预测的法则，如同精密钟表般运转。然而，随着时代的推进，微观世界的出现，以及光、电磁等现象的层出不穷，一个更深邃、更令人不安的真实图景逐渐展露，它挑战着我们最基本的世界观。 故事的开端，是那个被誉为“科学之父”的艾萨克·牛顿所构建的宏伟经典力学体系。在他那简洁优美的万有引力定律下，宇宙似乎成了一个巨大的、可以被精确计算和预测的机械装置。行星沿着既定的轨道运行，物体按照清晰的轨迹下落，一切都遵循着严格的因果律。这种清晰、有序的图景，在随后的几个世纪里，成为了人类理解自然界的主流范式。科学家们满怀信心地认为，只要我们积累足够多的观测数据，掌握足够多的定律，我们就能完全理解宇宙的运作方式，甚至预知未来的一切。这种对确定性的信仰，是那个时代科学精神的基石。 然而，正如任何一个看似坚不可摧的帝国都会迎来挑战者一样，经典物理学的王国也开始出现裂痕。这些裂痕并非源于理论上的逻辑错误，而是源于实验观测到的、无法被经典框架解释的奇怪现象。首先是热力学，它悄然地揭示了能量的不可逆性和熵的增加，这些概念在牛顿的机械宇宙中并没有直接的位置。随后，当科学家们开始深入研究光和电磁波时，他们发现光既表现出波动性，又表现出粒子性，这种“波粒二象性”彻底颠覆了经典的物质和能量划分。黑体辐射的难题，更是让物理学界陷入了困境，普朗克的量子假说，如同一颗投入平静湖面的石子，激起了巨大的涟漪。他大胆地提出，能量不是连续传递的，而是以离散的“量子”形式存在的。这个看似微小的假设，却是一场革命的开端。 紧接着，爱因斯坦的光电效应解释，进一步巩固了光量子的概念，并为他日后提出更具革命性的相对论奠定了基础。但真正让物理学走向颠覆性变革的，是量子力学的崛起。以普朗克、爱因斯坦、玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克等为代表的伟大头脑，汇聚成了一股思想的洪流。他们试图用全新的数学语言和概念来描述微观世界的奇异行为。 玻尔的原子模型，引入了电子在特定能级上运行的概念，解释了原子光谱为何是线状的，而非连续的。这标志着人类开始认识到，微观世界并非是经典意义上的“小球”，而是遵循着一套截然不同的规则。然而，要真正理解这些规则，还需要更深刻的洞察。 海森堡的不确定性原理，是量子力学中最令人着迷的成果之一。他指出，我们无法同时精确地知道一个粒子的位置和动量。这意味着，在微观尺度上，因果关系的概念受到了根本性的挑战。我们无法像预测宏观物体的运动那样，精确预测微观粒子的未来状态。这不仅仅是一个技术上的限制，更是一个哲学上的深刻问题。它似乎暗示着，宇宙在最底层的运作中，存在着一种内在的随机性。 薛定谔方程，则提供了一种描述量子系统演化的数学工具。通过波函数，薛定谔试图描绘粒子的概率分布，这在一定程度上弥补了海森堡不确定性带来的直观困难。然而，波函数究竟代表什么，以及它如何与我们可观测到的粒子联系起来，成为了一个持续引发争论的焦点。 狄拉克，则将相对论的观念与量子力学相结合，预言了反物质的存在，进一步拓展了我们对物质世界的认知边界。他的数学框架，以其高度的抽象性和优雅性，成为了量子场论的基石。 然而，量子力学最令人不安的推论，或许是它对“实在”的定义。在经典物理学中，一个物体总是具有确定的属性，无论我们是否观测它。但在量子世界，粒子的状态往往是叠加的，直到被测量的那一刻，它才“坍缩”到一个确定的状态。这种“观测导致坍缩”的现象，引发了无数的哲学思考。 爱因斯坦，这位量子理论的早期贡献者，却对这种内在的随机性深感不安。他著名的论断“上帝不掷骰子”，表达了他对一个由概率支配的宇宙的抗拒。他坚信，宇宙背后必定存在着更深层、更确定的规律，只是我们尚未发现。他对量子力学完备性的质疑，以及与玻尔之间关于量子力学解释的激烈辩论，成为了量子物理发展史上的一段传奇。 这场思想的博弈，并非仅仅局限于理论的探讨，它触及了我们对现实本质的理解。哥本哈根解释，作为量子力学的主流解释，认为波函数描述的是粒子在被观测之前的概率，而观测行为本身会迫使系统从所有可能的叠加态中随机选择一个。这种解释，虽然在实践中取得了巨大的成功，但其哲学上的含糊不清，以及对“观测者”角色的强调，却让许多科学家，包括爱因斯坦在内，感到困惑和不满。 随着量子理论的发展，各种奇特的现象和概念层出不穷：量子纠缠，这种“幽灵般的超距作用”，让两个粒子即使相隔遥远，也能够瞬间相互影响；量子隧穿，粒子能够“穿过”看似不可逾越的能量壁垒，这在经典物理学中是绝对不可能发生的。这些现象，既是量子理论的直接推论，也是对人类直觉的严峻考验。 理解量子力学，就如同进入了一个全新的维度。它不再是冰冷、客观的机械规律，而充满了概率、不确定性和观察者效应。它迫使我们重新审视“实在”的含义，重新思考因果关系在微观世界中的角色。从原子的结构到恒星的演化，从半导体的应用到宇宙的起源，量子力学的影响无处不在，深刻地改变了我们对世界的认知，也驱动着科技的飞速发展。 这段旅程，是一部关于人类智慧如何挑战自身极限，如何不断超越已有的认知框架，去探索宇宙最深层奥秘的壮丽篇章。它充满了激烈的争论，充满了个人的困惑与坚持，也充满了集体的智慧闪光。它告诉我们，即使是最深刻的真理，也可能隐藏在最令人费解的现象之后，等待着我们去揭示。 我们所回顾的，正是人类在理解这一前所未有的物理图景时所经历的艰辛、辉煌与哲学困境。从经典的机械宇宙的确定性，到量子世界的概率性与不确定性，物理学的历史，就是一部不断突破认知边界的斗争史。这其中，既有科学家的严谨求证，也有哲学家式的深刻反思。而我们，正站在巨人的肩膀上，继续仰望星辰大海，聆听那来自宇宙最深处的低语。

评分☆☆☆☆☆

这本书的精装版本，光是拿在手里就有一种令人愉悦的质感，书页的厚度、墨迹的清晰度，都体现了出版者的用心。而书的内容，更是如同其外表一样，值得细细品味。作者在讲述量子物理的发展历程时，没有采用枯燥的教科书式叙述，而是将科学家的个人经历、他们之间的思想交流，甚至是一些生活趣事巧妙地融入其中。这使得整个阅读过程充满了人情味，也让我更能理解那些科学理论是如何在具体的历史背景下，由一个个鲜活的个体所创造出来的。我尤其欣赏作者对于“不确定性原理”等核心概念的解读，他通过生动形象的比喻，将那些抽象的物理概念转化为易于理解的画面，让我仿佛亲眼目睹了那些微观粒子的奇特行为。这本书不仅仅是在讲解物理知识，更是在展现科学精神，那种对未知的好奇、对真理的追求，以及在面对挑战时的勇气和智慧。它让我看到了科学的魅力，也让我对人类的智慧有了更深的敬意。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的外观设计就足够吸引人了。那硬挺的精装封面，搭配着细腻的文字印刷，拿在手里就有一种被珍视的感觉。我一直觉得，一本好书，不仅仅是内容上的充实，其载体本身也应该是一件艺术品。而这本书，恰恰做到了这一点。在阅读内容的过程中，我更是深陷其中，仿佛置身于一个思想的迷宫，却又乐此不疲地寻找着出路。作者对于量子力学发展史的梳理，脉络清晰，逻辑严谨，却又充满了人文关怀。他没有将那些伟大的科学家们塑造成不食人间烟火的神，而是将他们刻画成有血有肉、有情感、有困惑的普通人，这让我更容易理解他们的思想，也更能体会到他们探索未知时所经历的艰辛与喜悦。书中对一些核心概念的阐释，更是深入浅出，即使是没有深厚物理学背景的读者，也能大致领会其精髓。我尤其赞赏作者在解释那些看似违反直觉的量子现象时，所采用的比喻和类比，它们巧妙地帮助我跨越了理解的鸿沟，让我能更直观地感受到量子世界的奇妙。

评分☆☆☆☆☆

这本书带来的不仅仅是知识的增量，更是一种思维方式的重塑。在阅读过程中，我常常会停下来，思考作者提出的每一个问题，以及那些科学家的每一个猜想。那些关于概率、不确定性、叠加态的讨论，让我开始重新审视我们习以为常的现实世界。作者的叙述方式非常独特，他善于在看似平淡的叙事中埋下深刻的哲学思考，让读者在不经意间就被引导至更深层次的讨论。我喜欢他时不时地穿插一些历史轶事和人物传记，这不仅让阅读过程更加有趣，也让我对那些伟大的头脑有了更全面的认识。我仿佛看到了爱因斯坦的坚持，波尔的豁达，海森堡的焦虑，以及薛定谔的困惑，他们每一个人的思想火花，都汇聚成了点亮量子物理学这片星空的璀璨光芒。这本书让我认识到，科学的进步，从来都不是单一的线性发展，而是一个充满曲折、碰撞、以及无数次“不确定性”的螺旋上升过程。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是一场智识的盛宴，从它被我捧在手里那一刻起，我就知道我即将踏上一段非凡的旅程。书本的触感、纸张的质感，都透露着一种沉甸甸的厚重感，仿佛里面蕴含着无尽的智慧与历史。翻开第一页，我便被作者流畅而引人入胜的笔触所吸引。他并非直接抛出晦涩的概念，而是如同一个耐心而充满激情的向导，带领读者一步步走进那个充满奇思妙想、颠覆认知的量子世界。我尤其喜欢他对科学家们之间思想碰撞的描绘，那些天才们的争论、妥协、甚至是对立，都如同戏剧一般展现在我眼前，让我感受到了科学进步并非一帆风顺，而是充满了人性与智慧的较量。那些关于粒子、波、概率的讨论，在他笔下变得生动形象，不再是冰冷的数据和公式，而是充满了哲学思辨的魅力。我时常会在阅读时停下来，回味那些深刻的论断，思考宇宙最深层的奥秘。这本书真的让我对“科学”这个词有了全新的认识，它不再是遥不可及的学问，而是人类不断探索未知、挑战极限的伟大精神的体现。

评分☆☆☆☆☆

我不得不承认，在拿起这本书之前，我对量子物理的印象仅仅停留在科幻电影里那些光怪陆离的特效。然而，这本书彻底颠覆了我的认知。作者以一种极为引人入胜的叙事方式，将那些复杂到令人望而生畏的物理概念，变得生动有趣，甚至充满了戏剧性。他笔下的科学家们，不再是实验室里默默无闻的象牙塔学者，而是充满了激情、理想，甚至偶尔会犯错的普通人。我尤其喜欢他对于科学史上的重大争议的细致描绘，那些关于“上帝是否掷骰子”的争论，让我感受到了科学真理的来之不易，以及人类对于理解宇宙本质的不懈追求。这本书并没有回避那些最令人费解的量子现象，反而以一种充满好奇和探索的精神去解读它们。我仿佛看到了一个全新的世界在眼前徐徐展开，一个由概率、叠加和纠缠构成的奇妙领域。阅读这本书，就像是在进行一场精神的探险，每一次翻页都可能带来意想不到的发现。