1小时科普：量子力学

不管目前国际政治大形势是如何发展或者动荡，人类对于科学技术发展与进步，一定还是会聚集在大数据，人工智能，量子物理，大脑神经科学，甚至复杂性科学之后的新量子生物学等方面带来崭新革命之上。 本书作者牺牲自己科研时间，来撰写像量子力学这样科普读物，其牺牲精神，令人敬佩。另外，一看其书标题、也不能不读。简言之，读一个小时的书，如果还没读懂，没有关系，简单弃之。到此一游，损失不大。如果不读，以后发现其开窍价值，可能大后悔，及心情博弈，几天不止，相恨见晚。 话又说回来、朱教授“没有金刚钻，不撸瓷器活”。能够将量子力学这样令普通人，看一眼就可能倒退三步之书名。并且称只用一个小时，就不能不服，不能不去关注。特别是，在金钱至上，小鲜肉明星粉丝八卦，满天飞之环境下，为什么还要读如此与谋生方式不同，甚至似乎像完全不接地气、与周围人格格不入之严肃话题书？ 长话短说，“不关全局，不足以为谋”。已经证明，读一些看来，似乎不相关的书，有助培养读者之看事物本质大屏幕。特别是它能够培养创新及抽象思维能力。自然其益处不仅无穷，也是弥补传统教育之读死书缺陷之有效偏方。 言归正传，本书本书介绍“量子力学的研究对象涉及原子、分子和凝聚态物质，而且包括原子核和基本粒子等。量子力学在化学、材料学和生物学等学科以及许多近代技术中均得到了广泛的应用。它与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱。“ ……“量子力学的巨大影响远远超出了人类科学史上的任何一种理论，值得一个有科学素养的人去认真地了解它“，赞！ 简言之，本书最大的特点就是：作者努力避免用数学方程式语言描写了量子力学之数学的本质。其可信量子人物特性八卦及用通俗易懂文学的语言，生动流畅刻画微观世界经典物理学所遇到的困难，其前因后果及量子力学之最终解决方式。作者主要还用其独特精炼思维方式，高度总结量子力学新发现及其哲学思考。 书中还有对于像对于世界第一个“墨子量子卫星”中量子通讯之量子密码，量子计算之原理，宇宙大爆发理论，杨振宁在物理学上十三个大贡献等有关介绍。 更重要的是，作者以简洁明了，由浅入深，旁征博引，新旧量子对比及光电世界之历史性大手笔，一气呵成。当然，如果作者除了能精简重复性内容，还能与时俱进，再添点现代网络语言，勾画介绍有关量子力学相关内容，或许那一定算齐活。因为其必定充满现代量子物理学之幽默。毫无疑问，不管是否有它，本书都值得推荐五星。 当然，如果要记住本书每一个量子力学理论概念及相互联系，并且能够融会贯通，一般人可能一小时难搞定。但是，如果读它知道该快马加鞭，一鼓作气拿下，效果也一定不凡。 量子力学之“光的测不准原理“，及量子理论与相对论之间博弈或者不相容似乎暗示，读量子力学科普之类别书必须敢为人先，绝不纠其理论概念之技术细节，而是能快马加鞭，一气呵成，还要像在飞机上，欣赏珠穆朗玛峰山脉那样，只识大体，观大局。因为伟大量子物理学家费曼教授早有警世名言：“世界上没有人能够真正懂量子物理学“。读本书，敢练三级跳，敢只读书中，所穿插大标题，小方框或者甚至黑体字内容，就能得一种享受。呵呵，因此，一般吃瓜老百姓读者，此处何必交学费去吃力不讨好，白费功夫？其实，读理论物理学科普书，敢接受事实或者其陈述，为第一重要，歪理乎？还是非专业人士，读量子物理学之秘诀？智者见智。 另外，合上书就想为什么作者的书名是量子力学，而不是量子物理？猜想作者心中可能还在准备其三部曲之另外二部新书？再专门介绍量子物理在宇宙世界及现代科技世界中诠释与运用？ 对于宇宙世界，古代诗人曾经想到是：“明月几时有，把酒问青天。不知天上宫阙，今夕是何年？我欲乘风归去，又恐琼楼玉宇，高处不胜寒。起舞弄清影，何似在人间？“ ……长话短说，如今，领先世界新潮流，必需有新“三结合”之观：宏观上有“现实、浪漫，理性”；微观上有“情感，理性，抽象”；细观：“量子，数学，信仰”。…… 正所谓： 忆往事，峥嵘岁月愁。 看今朝，五G争霸逗。 盼未来，得胜有余够。 读量子，敢为人先候。 量纠缠，重建世界奏。 笑经典，总被高人破。 书泡泡摘要： “当今物理学的研究范畴非常广，研究内容多到无法没有遗漏地列出。研究内容从尺度上看，包括了从尺度极小的基本粒子领域一直到宇宙尺度的宇宙学领域；从时间上看，包括了从时间极小的非常早期的宇宙到宇宙现在和将来的演化；从能量上看，从能量很小的宇宙背景辐射到黑洞等。我们知道，目前看来量子力学在除了引力之外的所有领域都是适用的，而引力则是广义相对论适用的领域。” “暗物质存在于人类已知的物质之外，人们知道它的存在，但不知道它是什么，它的构成也和人类已知的物质不同。重要的是，暗物质主导了宇宙结构的形成，但暗物质的本质对我们来说还是个谜。暗能量也是一种不可见的、能推动宇宙运动的能量。宇宙中所有的恒星和行星的运动皆是由暗能量与万有引力来推动的。暗能量是宇宙学研究中一个里程碑式的重大成果，由宇宙的加速膨胀就可以通过爱因斯坦的理论推论出压强为负的暗能量”………。

很有趣的一本量子力学科普书，量子力学理论无疑是非常艰深的，不仅体现在数学上，更难的是很多概念的理解。诺贝尔奖得主，被公认是近代最伟大的理论物理学家之一的费恩曼说：“我相信世界上没有一个人真正懂得量子力学……”。 例如，量子力学关于波粒二象性，完全随机性等物理描述难于想象，关于量子力学的非定域性（量子纠缠）问题，虽然已经实验证实并实际应用，但其深刻的物理内容至今也没有完全搞明白。关于著名的薛定谔的猫（量子叠加态）问题，冯·诺依曼、维格纳据此认为人的意识可以作用于外部世界，意识可以使体系的波函数坍缩。解释波函数坍缩的多世界理论充满神秘。 尽管如此，从量子力学的基本原理出发经过数学演绎，所得结果可以和实验结果、人类实践符合得非常好。量子力学的巨大影响远远超出了人类科学史上的任何一种理论，而量子力学的很多观念也引起了新的哲学问题，这也许是很多人最感兴趣的地方。

被这个潦草的书名骗了，首先不太可能在一小时内看完，其次比较硬核，很多数学，作者显然无惧“每一个数学公式使读者减半”定理，但确实也借此讲了很多一般量子力学科普里没有的东西。所以比较通俗而精彩的量子力学发展史，只在第2, 3章和讲一些大佬生平时写了一些。各路量子力学诠释也是简单带过，因为作者是哥本哈根诠释的忠实信徒，而且也比较注重更实际的数学框架，所以只是提了一下彭罗斯的引力说、GRW理论、冯诺依曼/维格纳等人的意识说、多世界诠释等。 对我来说比较重要的几个点 牛顿力学的问题 牛一：自由粒子的自由在牛顿体系里的含义（没有外力时该粒子保持静止或匀速直线运动）和量子力学的含义（在空间中任意一点找到该粒子的几率是一样的）不同 牛二：运动轨迹这个概念被量子力学抛弃了，瞬时速度和瞬时加速度的概念自然也不适用了 牛三：暗含了相互作用的瞬时性，而现代物理认为力是通过场以不大于光速的速度传递的。 量子力学的几个公设和若干原理 1. 描写物理系统的每一个力学量都对应于一个线性算符。 2. 每次测量一个力学量所得的结果，只可能是这个力学量所对应的算符的所有本征值中的一个。 3. 系统处在态$\psi$时，对与算符$\hat{F}$对应的力学量进行多次的测量，所得到的平均值是 $$ \bar{F} = \frac{\int \psi^* \hat{F} \psi d\tau}{\int \psi^* \psi d\tau} $$ 4. 波函数随时间的演化符合薛定谔方程 $$ i\hbar \frac{\partial \psi}{\partial t} = \hat{H}\psi $$ 5. 系统内任意两个全同粒子互相交换，都不改变系统的状态。 不确定关系还是不确定原理 有争议，但历史上有人从量子力学原理推导出不确定关系。 爱因斯坦和玻尔的哲学观之争 老生常谈了，但看作者的讲述感觉玻尔的量子实在观就是把客体和观测完全绑定在一起了，所以从绝大部分人包括爱因斯坦、薛定谔的经典实在观来看不完备的东西，在这种量子实在观看来是很完备的。

科普的难度在于： 1、如何弥合内容专业性与读者的非专业性； 3、如何划定探讨边界，无论是深度还是广度； 2、如何做到既准确又有趣，既严谨又保持开放性，既把握规律性又具备前瞻性。 正如作者在结尾处提到的，本书在繁重科研工作之余，匆匆完成，难免有所欠缺。然而从读者角度而言，作为一本抛砖引玉的硬核科研课题的入门级读物，本书已经是一本良心之作。 相较于某位“科学家”着眼利益蹭热度做科普，本书则是尽量严谨而简洁地将量子力学的重要思想、人物和发展以及基本运算规则展现给读者。全书逻辑清晰，调理清楚，语言精炼，描述准确，证据详实。 然而，由于书中涉及众多物理概念和一些不得不提的数学公式，想要在1小时读完是不可能的，当然对于想要迅速了解本书内容，获取量子力学重要发展脉络，可以直接阅读本书第八章及附录。 作者通过在文中对关键信息的重复、标框突出，以及总结性陈述来帮助读者更快掌握重点，因为随后的阅读是基于前面重点信息的理解的，在本人看来，这并非赘述，而是有助于没有接触过相关领域的读者迅速跟上作者的写作思路，而无需反复回到前文以自我唤醒。 本人已经近二十年没有接触物理学了，阅读本书调动了中学物理竞赛时期的尘封已久的荷尔蒙以及极其模糊的微积分仅仅停留于概念层面的能量，那么应该算外行，读这本书用了约6个小时，包括思考与笔记，感觉如沐春风。 The most impressive part is the debate between Albert Einstein and Niels Henrik David Bohr. 当然，结尾部分对于杨振宁的相关介绍也令人印象深刻。 比较可惜的是，受到写作时间的限制，本书完成于@2022 年诺贝尔物理学奖公布，授予法国学者阿兰·阿斯佩（Alain Aspect） ，美国学者约翰·克劳泽（John Clauser）和奥地利学者安东·蔡林格（Anton Zeilinger），以表彰他们“用纠缠光子进行实验，证伪贝尔不等式，开创量子信息科学”@之前，但作为本人阅读的第一本量子力学著作，看到这样一本导读已经很幸运，之少它再次点燃了我对物理之美的热情。 此刻，农历大年初二，央视8套首播刘慈欣的《三体》，我也刚好构思一个数字世界时间相对概念相关的经济学问题。读到本书，好的开端。

因为人本身就承载原子的，因缘际会，人与人的缘分或许也是量子纠缠的结果。 但是，人总是喜欢把事情往美好的地方幻想，量子纠缠总被提起，可能是有太多的人想用这个理论证明同频共振的两个人一定会走到一起，这种浪漫真的很吸引人… 我差点就相信了，但是从时间维度上来看，就算真的有纠缠，纠缠多久才会再次相遇？一辈子？等不起。下辈子？也除却巫山不是云，隔世再无记忆。 错过就是错过了，遗憾是一定的，量子纠缠或许只是大多数人向往的浪漫泡沫和少数人的不甘心。 珍惜这辈子！

量子力学是新时代的物理学和未来的物理学研究最重要的方向之一，今年最新的诺贝尔物理学奖得主的研究就与其相关，但是量子力学在很多方面依然是一个未知的领域，虽然这个领域近几年一直都是非常热门的公众科学话题，但是大多数人对量子力学仍然知之甚少，所以这是一个非常需要进行大众科学普及的领域，这本书主要介绍了量子力学创立的过程和创立过程中的重要人物，也介绍了这个领域最重要的一些概念，但是并没有展望量子力学的未来和发展趋势，专业性程度比较高，对于这个领域非常感兴趣的人可以一读。

这是一本很有趣的书，是一本了解量子物理的“教科书”。借用彼得沃森的话——“人类最令人惊叹的特点：对知识的好奇。”正是对于宇称不守恒定律的好奇，让我找到这本书，作为普通读者，用了约13小时读完，朱梓忠老师与其团队写作言简意赅，删繁就简让“量子物理的非定域性”在这本中以“经典的定域性”讲述给普通读者，让普通读者从微观的角度去了解宏观的世界，从宏观的世界来探索奇妙的量子世界。 这奇妙的世界诞生之时，时空就存在了，时间线也由此是衍生出来，明天是不确定的，这物质世界貌似漂浮在暗能量与暗物质的海洋里，各种粒子以量子态相互影响，地球世界自然也是如此。未来是可以测算的，那历史是否可能也能更改呢？ 《超体》与《超感猎杀》的“神奇故事”与本书一起“看”，似乎也能体验量子世界的“弦”秒。

很正统的一本科普书，虽然科学家这科普书都会差一点，但作者已经很努力的让它“平易近人了”。 看完这本书，可能会让你觉得量子力学神秘的地方少多了，替代的是因为数学差的无力感������

通过书名和前言，我理解这本书应该是给普通人看的，我应该也算普通人，作者前言也说了尽量不写公式，不过公式还是不少，实在理解不了。另外书中有些历史性的或者介绍性的东西，会重复写好几遍，看了一遍又一遍，想跳过又不知道跳到哪里。看前几章以为方框里的内容是总结，其他内容是铺垫，就只看方框里了，结果到了四五章发现并不是，方框里的内容越来越不重要甚至可有可无。第五章结尾的时候又开始讨论一个小时到底能不能看完，这不应该在前言里就写过了吗？本来就不懂，量子力学就难懂，再加上重复和混乱，更加看不懂了，坚持读到第六章，读不下去了。可能是我个人理解力有限。

在连续阅读了数本与量子力学和相对论有关的科普读物之后，这本带有极强“欺骗性”标题的科普书籍，给了我全然不同的阅读体验。 首先，这绝不是一本可以在一小时内“读完”的作品。恐怕作者自己也并不认真觉得“一小时”是一个靠谱的限定。或许，从量子力学的不确定性里，可以“算出”真的在一小时内读完的概率，究竟有多大（并不是）。 其次，这是一部具有相当教科书风格的科普读物。其中的结论性“干货”极多，导致阅读时可以看到大量的划线，但评论反而相对较少。毕竟，真的能读懂的恐怕真的不多。 第三，也是相当少见的，就是作者直接了当地明示，不必追求“理解”！因为有太多前沿问题，不仅可能有多种理解，甚至根本就是无解。而作者的建议就是，先不要试图理解，接受就好！这种“不求甚解”的建议，不仅幽默，而且相当有道理。 还有，本书中有专门的章节，是作者反复强调应该认真细读，而另外一些章节，则提前说明“公式看不懂忽略就好”——学渣读到此处真的狂喜，哈哈哈！ 最后，书中有专门一节，讲述了杨振宁的学术贡献，真的建议所有人都仔细读一下。 虽然作者对于评价杨振宁先生在理论物理发展历史上的“排名”很不以为然，但对比我已经读过的国外类似科普作品，在被普遍认为是20世纪后半叶基础物理“总成就”的“标准模型”的形成和发展历史中，杨-米尔斯理论所起到的“指路明灯”作用，几乎无一例外地都被“忽略”。甚至绝大多数此类书籍中，压根儿都没有提及“非阿贝尔规范场论”这个名词和杨振宁的名字。在此可以借用一位书友的评论——2017年以前，他的排名会被低估，因为他是华人。2017年以后，他的排名会更被低估，因为他是中国人。 科学与政治无关，但政治与科学家、与每一个人，都密切相关。