量子力學，怪也不怪

量子力學的科普書，由一位真正的量子力學物理學家所著，所以其中的量子力學概念解釋和很多研究結果以及推測結論，相對來說比較準確。裏面很多概念和目前研究獲取的信息，讀起來頗爲有趣。爲了便於後期記憶，將本書的內容大致總結如下： 首先量子力學的核心是薛定諤波動方程。經典力學是計算軌跡的理論，而量子力學是計算概率的理論。就像愛因斯坦的“上帝擲骰子”之說，這種擲骰子的隨機性是量子力學的關鍵。薛定諤波動方程可以計算量子物體位於不同位置的不同概率，可以明確的是這個多種可能位置的概率之和爲1，也就是說一切皆可發生。 接下來講到波函數坍縮的概念。薛定諤波動方程展示出有多種可能性，但是一旦引入“測量”這一變量，就會發生波函數坍縮，所有在量子維度的多種可能性就會坍縮成經典力學中的唯一現實。例如比較有趣的雙縫干涉實驗展示的實驗結果，就是講述測量導致實驗結果的變化，這裏也引入其他科學家的猜想，他們認爲測量前後的干涉實驗已經是兩種不同實驗，而不同的實驗導致不同的結果是可以理解的。還有著名的“薛定諤的貓”，盒子裏的貓可以既生又死，因爲它處於量子疊加態，而打開盒子這一測量行爲，則會導致貓要麼生要麼死的唯一結果。 提到量子疊加態，又不得不引入量子糾纏，非定域性，不確定理論，退相干等等概念。量子疊加態是量子系統波動性和微觀不確定性造成的結果。疊加態說明量子物體可以處於多種狀態疊加之中，就像前面既生又死的“薛定諤的貓”。而量子糾纏則基於量子疊加態和量子不可克隆原理。當兩個或以上量子發生糾纏，那麼其中一個量子發生變化，必然會導致另一個量子發生變化，這種變化超越了時空，無視空間和距離的大小。這也造成量子系統不同於經典力學的定域性，而是非定域性，因爲會同時存在於不同空間和位置中。 我理解的是，當量子不與環境相糾纏時，它是多維度疊加的無數可能性，而當它與周圍環境糾纏後，就會被環境帶走量子信息。當這種糾纏越深入，則越會分散在環境中，最終被“測量”——這一退相干行爲，將量子系統的非定域性定格成經典力學的唯一現實。也就是說“測量”行爲，更準確來說是退相干，搭建了量子世界和經典世界的橋樑。作者認爲世界是量子化的，不是量子世界很奇怪，而是經典世界是量子世界的特例而已。我們之所以認爲它很奇怪，是因爲我們正在用經典物理尺度儀器進行測量和實驗。就像愛因斯坦的“月亮”，即使我們沒有去觀察月亮，它也處於宇宙的固定時空。因爲無數次光對月球表面的反射已經讓月亮的量子信息被周圍環境捕捉，讓月亮從量子疊加態固定到唯一的真實。 目前的量子力學還處於起步階段，不同的物理學家給出的解釋也都不同。就像當代很流行的多世界詮釋理論演化的平行宇宙多維世界的假設，作者本人就不是很支持這一觀點。量子力學不是描述非經典態的波動和力學規律，而是詮釋和展現信息的理論。當前的人類語言系統並不能準確有效描述量子世界，哥本哈根詮釋論認爲這一切討論都沒有意義。也許我們今後會發現一種更加簡潔準確的體系去構建和描述它，也許未來會有顛覆性的新發現讓我們去進一步探索和研究。

我從《當我們不再理解世界》來，那邊很熱鬧，這邊很冷清。可是那邊太簡單、無法滿我的渴求，我想了解量子力學，我想知道玻爾、薛定諤之後量子力學怎麼樣了？這本書極大地滿足了我，一個不懂深奧數學的外行人理解了疊加態、糾纏、非定域性、退相干、指針態。更加理解了人類對世界的認知已經遠離經典世界的確定性、和傳統知識的必然性和唯一性。一個概率性的宇宙展現在眼前，它與我們的直覺我們的傳統認知如此矛盾，甚至可能挑戰你的世界觀。 非常佩服作者的邏輯、文筆和對白丁外行們的同理心，他知道在什麼地方放過我們，用我們能懂的語言描述量子力學內容。最重要的是，在那些關鍵的地方、那些需要扭轉思維模式的地方，用清楚明白的語言說出來，比如“量子力學或許正是我們在這樣一個大自然中處理干預所需要的理論”。比如約翰惠勒的“參與性宇宙”觀點的描述，“在這種觀點下，只有我們干預世界的情況（和原因）下，自然法則/定律纔會出現在宇宙中。這些定律就是我們發現在量子世界中行之有效的概率法則，而在均值主宰的尺度上，它們又會變成決定性的定律。”對於以上語言，令人有拍案叫絕的衝動。 隨着年齡增加，閱讀內容越來越偏愛non-fiction方面，然而很多專業普及方面的書籍很難讀懂，其實與作者駕馭語言的能力和表達心態有關。作者文中說物理學的語言要讓老奶奶也懂，我瞬間想起來白居易讀詩給老嫗聽的故事。與我而言，作者做到了，我這個外行人基本都理解了，而且是欲罷不能。就像年輕時候讀喜歡的小說，希望它永遠不要結尾。 然而科學的進展是很多科學家長期探索帶來的，書是有結尾的，是一段時間科學成果的總結，科學探索卻是不會停止的。下一次類似書籍出版的時候，將會是人類對世界的認知更進一步的時候，期待人類對世界的認知一次又一次的突破，那將是一種美妙絕倫的超越體驗，一條至聖之道。

純粹來學習了。 非常易懂且深入淺出的一本書。強調了關於量子物理的理論分歧和流派、每一理論的各自優勢、“多重世界”（不同維度重合疊加態）的最大可能性，以及量子物理要想最終突破，恐怕還得依賴未來現實生活中應用型科技的實證與反哺……當下依舊一知半解，誰也沒把握拍板確認某理論正確！ 總之還是挺值得一讀，4🌟，薦了。

這是一本有門檻的書，雖然作者已經非常努力的用相對通俗的語言解釋了。 如果讀者理解不了狹義相對論只通過光速不變和相對性原理就能推導出來，理解不了廣義相對論只需要建立在重力慣性和加速度慣性等效這一條原理之上，那麼還是難以理解爲什麼今天的量子物理是難以理解的，是怪異的。畢竟這個世界上難懂的複雜的理論很多，比如什麼代數幾何，弦理論，蛋白質摺疊。。。 所以這其實不是一本好的量子力學的科普書，而是一本對於已經初步瞭解了量子力學的人，將量子力學中最內核的部分刨出來，讓你更深刻的理解量子力學的書。如果讀者只是想淺嘗輒止瞭解量子物理，那這不是最適合的書；但如果讀者已經知道了薛定諤方程和很多量子現象，但還想了解現在的物理學家爲什麼還是聲稱自己不懂量子物理？這本書能告訴你答案。 不得不說現在內容深刻又通俗有趣的書確實太少了。

作爲科普讀物，寫的非常引人入勝。雖然之前看過基本量子力學的書，但基本都是不明其理，連黑體輻射理解起來都費勁。作者不按照量子力學發展的時間線介紹，更多的是研究了近100年的發展脈絡之後，聚焦在幾個更清晰的邏輯線給讀者剖析，描述了很多目前的不可知。至少讓我理解了幾個關鍵點，測量的影響，量子糾纏，退相關，量子物理和經典物理的聯繫。非常值得一讀。套用作者的一句話，當我讀完幾本書就覺得自己理解了量子力學，那一定是沒理解。

很精彩的一本書。其實理解量子力學真正的困難不在於量子力學本身，而在於你的思維模式。這樣說並不是說量子力學的數學基礎很好理解，只是說即使像費曼這樣的天才也感慨:“沒有人能夠理解量子力學”。 這裏的“理解”不是數學理解，而是指宏觀生物無法用宏觀生物慣常的思維模式去直覺量子力學，同樣對於微觀量子生物（假如有）也無法用他們的思維直覺宏觀世界的行爲。 你無法讓一個盲人理解什麼是紅色，除非讓他看一眼。

最近在看一些計算材料學和模擬計算原理和方法的書籍，被安利了這本科普書，基本看完，挺有收穫，寫一個簡單的書評。 這本書作者是英國一個還蠻有名的科普作家菲利普鮑爾（Philip Bal），1962 年生，劍橋大學化學學位和布里斯托大學物理學博士學位，他曾是 Nature 學術期刊的編輯（供職過超過 20 年），自己也給 Nature Materials 寫過很多專欄，可以說學術素養是很深的。而這本書在2018年出版後，就獲得了2018年的Physics World Book of the Year獎，在物理圈裏獲得比較多的認可，值得一看。 書名：《量子力學，怪也不怪》，原書名“Beyond Weird: Why everything you thought you knew about quantum physics is different”，相比之下，還是原書名更準確直白。 量子力學很難理解，很怪（Weird），比如： 量子物體可以同時既是波又是粒子，這叫作“波粒二象性”。 量子物體可以同時處於不止一個“態”（state）：比如說，它們可以同時既在這裏，又在那裏。這叫作“疊加態”。 你不能同時準確地知道同一個量子物體的兩個性質，這是“海森堡不確定性原理”。 量子物體可以越過很長的距離相互影響，這就是所謂的“幽靈般的超距作用”，這種表現來自“量子糾纏”現象。 一切有可能發生的事情都會發生。如此宣稱有兩個理由，其一來自費曼等物理學家建立的（沒有爭議的）量子電動力學（quantum electrodynamics），其二來自（充滿爭議的）量子力學的“多世界詮釋”。 費曼獲得了 1965 年諾貝爾獎，表彰的就是他在量子力學方面的工作，然而他缺這麼說：”我生下來的時候並不懂得量子力學，我現在仍然不懂量子力學！”，似乎量子世界遠遠不是我們當下能夠真正理解的。 那到底什麼是量子力學呢？“量子力學”這個詞其實命名有很大問題，如果現在科學家有機會重新取一個名字，一定不會再叫做“量子力學”，這個名詞誤導了太多人，或許取名錶達出比如“原子/電子/光子如何存在和運動的物理學”更合適，量子化只是這套理論裏的非常表層的實驗觀察，比如某種原子只會吸收和釋放特定能量/頻率的光從而提出的概念，更本質的理解，這本書裏有講到，量子力學和經典物理學最源頭的差別是系統的狀態和測量結果之間的關係不同，在經典力學中，系統狀態是確定的，測量是對系統狀態的某個事先就存在的屬性的表達，而在量子力學中，是反過來的，因爲測量了纔會有這個屬性，即“發生了什麼取決於我們觀察到了什麼”，有點哲學的意思。 量子力學不是由單一個人發明的，而是多位科學家在20世紀初共同發展的。量子力學的建立是一個漸進的過程，涉及許多物理學家的工作，其中一些關鍵的貢獻者包括： 馬克斯·普朗克（Max Planck）：他在1900年提出了量子化的概念，以解釋黑體輻射問題。普朗克假設能量以離散的“量子”形式發射和吸收，這是量子理論的開端。 阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）：他在1905年提出了光量子的概念，即後來稱爲光子的粒子，以解釋光電效應。 尼爾斯·玻爾（Niels Bohr）：在1913年，玻爾提出了玻爾模型來解釋氫原子的光譜線，這個模型引入了量子化的能級概念。 路易·德布羅意（Louis de Broglie）：他在1924年提出了物質波假說，即所有物質都具有波動性質。 沃納·海森堡（Werner Heisenberg）：他在1925年提出了矩陣力學，這是量子力學的第一個完整理論。 埃爾溫·薛定諤（Erwin Schrödinger）：他在1926年提出了薛定諤方程，這是一個描述量子系統時間演化的波動方程。 馬克斯·玻恩（Max Born）：他提出了波函數的概率解釋，即波函數的絕對值平方代表了粒子在空間中某點的概率密度。 讀這本書感覺信息量挺大，很過癮，不過有些段落寫的雲裏霧裏的，有些戛然而止，可能量子力學本身現在科學就沒沒有真正的答案，所以猜測比較多，但是都是比較有趣的理論吧，整體還是推薦。

正如書中所言，量子力學呈現的世界與我們習以爲常的現實截然不同，它瘋狂、反直覺，甚至令人抓狂。但最不可思議的是，我們腳下這個堅實的世界，恰恰是由這些瘋狂的底層規則支撐起來的。無論是太陽核心的核聚變，還是手中手機的芯片，都在默默證明着這套“亂碼”般的源代碼：薛定諤方程、疊加態、糾纏、貝爾不等式、退相干…

對於量子力學是物理還是認知模式的重構，這個是障礙，或者說我們對於不同尺度物質的存在狀態的思考，也就是對於不同存在形式的理解，特別是超越了我們直接感知能力，需要具有一定抽象思維的模式，而且與我們可以感覺的狀態完全不一致的情況下，如何來進行認知的能力和狀態，如同我們在接觸數學之後的認知模式的變化，不斷的從具體到抽象的過程，之所以使用這種模式，是因爲與我們設備觀察的感知結果一致，而且對於我們普通人家來說還是有用的狀態。量子是一種存在尺度的邊界，之下似乎就是不連續的之上是連續，這個也是量子本意，當然從物質分佈的角度來說都是很不實在的，質子可以類比於我們黑洞一樣，小尺度與大尺度的關係，空間大部分都是空的，具有實體的地方很小，只是在高密度的地方產生了複雜性和演化的過程。

硬着頭皮再讀一本關於量子力學的書，這書不好讀，即便是我對量子力學略有了解，作者爲了以嚴肅的態度來廓清觀念上的誤解，所以行文難免晦澀;優點在於打破了一般量子力學科普作品以發展歷史來敘述的模式，而是從理論體系的角度以關鍵概念爲綱進行編排，而且涉及大量進入本世紀後的進展內容，而且觀念上也是開放性的。 閱讀本書的收穫不少，但肯定不適合初次接觸者，適合有一定基礎的愛好者。