量子力学，怪也不怪

量子力学的科普书，由一位真正的量子力学物理学家所著，所以其中的量子力学概念解释和很多研究结果以及推测结论，相对来说比较准确。里面很多概念和目前研究获取的信息，读起来颇为有趣。为了便于后期记忆，将本书的内容大致总结如下： 首先量子力学的核心是薛定谔波动方程。经典力学是计算轨迹的理论，而量子力学是计算概率的理论。就像爱因斯坦的“上帝掷骰子”之说，这种掷骰子的随机性是量子力学的关键。薛定谔波动方程可以计算量子物体位于不同位置的不同概率，可以明确的是这个多种可能位置的概率之和为1，也就是说一切皆可发生。 接下来讲到波函数坍缩的概念。薛定谔波动方程展示出有多种可能性，但是一旦引入“测量”这一变量，就会发生波函数坍缩，所有在量子维度的多种可能性就会坍缩成经典力学中的唯一现实。例如比较有趣的双缝干涉实验展示的实验结果，就是讲述测量导致实验结果的变化，这里也引入其他科学家的猜想，他们认为测量前后的干涉实验已经是两种不同实验，而不同的实验导致不同的结果是可以理解的。还有著名的“薛定谔的猫”，盒子里的猫可以既生又死，因为它处于量子叠加态，而打开盒子这一测量行为，则会导致猫要么生要么死的唯一结果。 提到量子叠加态，又不得不引入量子纠缠，非定域性，不确定理论，退相干等等概念。量子叠加态是量子系统波动性和微观不确定性造成的结果。叠加态说明量子物体可以处于多种状态叠加之中，就像前面既生又死的“薛定谔的猫”。而量子纠缠则基于量子叠加态和量子不可克隆原理。当两个或以上量子发生纠缠，那么其中一个量子发生变化，必然会导致另一个量子发生变化，这种变化超越了时空，无视空间和距离的大小。这也造成量子系统不同于经典力学的定域性，而是非定域性，因为会同时存在于不同空间和位置中。 我理解的是，当量子不与环境相纠缠时，它是多维度叠加的无数可能性，而当它与周围环境纠缠后，就会被环境带走量子信息。当这种纠缠越深入，则越会分散在环境中，最终被“测量”——这一退相干行为，将量子系统的非定域性定格成经典力学的唯一现实。也就是说“测量”行为，更准确来说是退相干，搭建了量子世界和经典世界的桥梁。作者认为世界是量子化的，不是量子世界很奇怪，而是经典世界是量子世界的特例而已。我们之所以认为它很奇怪，是因为我们正在用经典物理尺度仪器进行测量和实验。就像爱因斯坦的“月亮”，即使我们没有去观察月亮，它也处于宇宙的固定时空。因为无数次光对月球表面的反射已经让月亮的量子信息被周围环境捕捉，让月亮从量子叠加态固定到唯一的真实。 目前的量子力学还处于起步阶段，不同的物理学家给出的解释也都不同。就像当代很流行的多世界诠释理论演化的平行宇宙多维世界的假设，作者本人就不是很支持这一观点。量子力学不是描述非经典态的波动和力学规律，而是诠释和展现信息的理论。当前的人类语言系统并不能准确有效描述量子世界，哥本哈根诠释论认为这一切讨论都没有意义。也许我们今后会发现一种更加简洁准确的体系去构建和描述它，也许未来会有颠覆性的新发现让我们去进一步探索和研究。

我从《当我们不再理解世界》来，那边很热闹，这边很冷清。可是那边太简单、无法满我的渴求，我想了解量子力学，我想知道玻尔、薛定谔之后量子力学怎么样了？这本书极大地满足了我，一个不懂深奥数学的外行人理解了叠加态、纠缠、非定域性、退相干、指针态。更加理解了人类对世界的认知已经远离经典世界的确定性、和传统知识的必然性和唯一性。一个概率性的宇宙展现在眼前，它与我们的直觉我们的传统认知如此矛盾，甚至可能挑战你的世界观。 非常佩服作者的逻辑、文笔和对白丁外行们的同理心，他知道在什么地方放过我们，用我们能懂的语言描述量子力学内容。最重要的是，在那些关键的地方、那些需要扭转思维模式的地方，用清楚明白的语言说出来，比如“量子力学或许正是我们在这样一个大自然中处理干预所需要的理论”。比如约翰惠勒的“参与性宇宙”观点的描述，“在这种观点下，只有我们干预世界的情况（和原因）下，自然法则/定律才会出现在宇宙中。这些定律就是我们发现在量子世界中行之有效的概率法则，而在均值主宰的尺度上，它们又会变成决定性的定律。”对于以上语言，令人有拍案叫绝的冲动。 随着年龄增加，阅读内容越来越偏爱non-fiction方面，然而很多专业普及方面的书籍很难读懂，其实与作者驾驭语言的能力和表达心态有关。作者文中说物理学的语言要让老奶奶也懂，我瞬间想起来白居易读诗给老妪听的故事。与我而言，作者做到了，我这个外行人基本都理解了，而且是欲罢不能。就像年轻时候读喜欢的小说，希望它永远不要结尾。 然而科学的进展是很多科学家长期探索带来的，书是有结尾的，是一段时间科学成果的总结，科学探索却是不会停止的。下一次类似书籍出版的时候，将会是人类对世界的认知更进一步的时候，期待人类对世界的认知一次又一次的突破，那将是一种美妙绝伦的超越体验，一条至圣之道。

纯粹来学习了。 非常易懂且深入浅出的一本书。强调了关于量子物理的理论分歧和流派、每一理论的各自优势、“多重世界”（不同维度重合叠加态）的最大可能性，以及量子物理要想最终突破，恐怕还得依赖未来现实生活中应用型科技的实证与反哺……当下依旧一知半解，谁也没把握拍板确认某理论正确！ 总之还是挺值得一读，4🌟，荐了。

这是一本有门槛的书，虽然作者已经非常努力的用相对通俗的语言解释了。 如果读者理解不了狭义相对论只通过光速不变和相对性原理就能推导出来，理解不了广义相对论只需要建立在重力惯性和加速度惯性等效这一条原理之上，那么还是难以理解为什么今天的量子物理是难以理解的，是怪异的。毕竟这个世界上难懂的复杂的理论很多，比如什么代数几何，弦理论，蛋白质折叠。。。 所以这其实不是一本好的量子力学的科普书，而是一本对于已经初步了解了量子力学的人，将量子力学中最内核的部分刨出来，让你更深刻的理解量子力学的书。如果读者只是想浅尝辄止了解量子物理，那这不是最适合的书；但如果读者已经知道了薛定谔方程和很多量子现象，但还想了解现在的物理学家为什么还是声称自己不懂量子物理？这本书能告诉你答案。 不得不说现在内容深刻又通俗有趣的书确实太少了。

作为科普读物，写的非常引人入胜。虽然之前看过基本量子力学的书，但基本都是不明其理，连黑体辐射理解起来都费劲。作者不按照量子力学发展的时间线介绍，更多的是研究了近100年的发展脉络之后，聚焦在几个更清晰的逻辑线给读者剖析，描述了很多目前的不可知。至少让我理解了几个关键点，测量的影响，量子纠缠，退相关，量子物理和经典物理的联系。非常值得一读。套用作者的一句话，当我读完几本书就觉得自己理解了量子力学，那一定是没理解。

很精彩的一本书。其实理解量子力学真正的困难不在于量子力学本身，而在于你的思维模式。这样说并不是说量子力学的数学基础很好理解，只是说即使像费曼这样的天才也感慨:“没有人能够理解量子力学”。 这里的“理解”不是数学理解，而是指宏观生物无法用宏观生物惯常的思维模式去直觉量子力学，同样对于微观量子生物（假如有）也无法用他们的思维直觉宏观世界的行为。 你无法让一个盲人理解什么是红色，除非让他看一眼。

最近在看一些计算材料学和模拟计算原理和方法的书籍，被安利了这本科普书，基本看完，挺有收获，写一个简单的书评。 这本书作者是英国一个还蛮有名的科普作家菲利普鲍尔（Philip Bal），1962 年生，剑桥大学化学学位和布里斯托大学物理学博士学位，他曾是 Nature 学术期刊的编辑（供职过超过 20 年），自己也给 Nature Materials 写过很多专栏，可以说学术素养是很深的。而这本书在2018年出版后，就获得了2018年的Physics World Book of the Year奖，在物理圈里获得比较多的认可，值得一看。 书名：《量子力学，怪也不怪》，原书名“Beyond Weird: Why everything you thought you knew about quantum physics is different”，相比之下，还是原书名更准确直白。 量子力学很难理解，很怪（Weird），比如： 量子物体可以同时既是波又是粒子，这叫作“波粒二象性”。 量子物体可以同时处于不止一个“态”（state）：比如说，它们可以同时既在这里，又在那里。这叫作“叠加态”。 你不能同时准确地知道同一个量子物体的两个性质，这是“海森堡不确定性原理”。 量子物体可以越过很长的距离相互影响，这就是所谓的“幽灵般的超距作用”，这种表现来自“量子纠缠”现象。 一切有可能发生的事情都会发生。如此宣称有两个理由，其一来自费曼等物理学家建立的（没有争议的）量子电动力学（quantum electrodynamics），其二来自（充满争议的）量子力学的“多世界诠释”。 费曼获得了 1965 年诺贝尔奖，表彰的就是他在量子力学方面的工作，然而他缺这么说：”我生下来的时候并不懂得量子力学，我现在仍然不懂量子力学！”，似乎量子世界远远不是我们当下能够真正理解的。 那到底什么是量子力学呢？“量子力学”这个词其实命名有很大问题，如果现在科学家有机会重新取一个名字，一定不会再叫做“量子力学”，这个名词误导了太多人，或许取名表达出比如“原子/电子/光子如何存在和运动的物理学”更合适，量子化只是这套理论里的非常表层的实验观察，比如某种原子只会吸收和释放特定能量/频率的光从而提出的概念，更本质的理解，这本书里有讲到，量子力学和经典物理学最源头的差别是系统的状态和测量结果之间的关系不同，在经典力学中，系统状态是确定的，测量是对系统状态的某个事先就存在的属性的表达，而在量子力学中，是反过来的，因为测量了才会有这个属性，即“发生了什么取决于我们观察到了什么”，有点哲学的意思。 量子力学不是由单一个人发明的，而是多位科学家在20世纪初共同发展的。量子力学的建立是一个渐进的过程，涉及许多物理学家的工作，其中一些关键的贡献者包括： 马克斯·普朗克（Max Planck）：他在1900年提出了量子化的概念，以解释黑体辐射问题。普朗克假设能量以离散的“量子”形式发射和吸收，这是量子理论的开端。 阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）：他在1905年提出了光量子的概念，即后来称为光子的粒子，以解释光电效应。 尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）：在1913年，玻尔提出了玻尔模型来解释氢原子的光谱线，这个模型引入了量子化的能级概念。 路易·德布罗意（Louis de Broglie）：他在1924年提出了物质波假说，即所有物质都具有波动性质。 沃纳·海森堡（Werner Heisenberg）：他在1925年提出了矩阵力学，这是量子力学的第一个完整理论。 埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger）：他在1926年提出了薛定谔方程，这是一个描述量子系统时间演化的波动方程。 马克斯·玻恩（Max Born）：他提出了波函数的概率解释，即波函数的绝对值平方代表了粒子在空间中某点的概率密度。 读这本书感觉信息量挺大，很过瘾，不过有些段落写的云里雾里的，有些戛然而止，可能量子力学本身现在科学就没没有真正的答案，所以猜测比较多，但是都是比较有趣的理论吧，整体还是推荐。

正如书中所言，量子力学呈现的世界与我们习以为常的现实截然不同，它疯狂、反直觉，甚至令人抓狂。但最不可思议的是，我们脚下这个坚实的世界，恰恰是由这些疯狂的底层规则支撑起来的。无论是太阳核心的核聚变，还是手中手机的芯片，都在默默证明着这套“乱码”般的源代码：薛定谔方程、叠加态、纠缠、贝尔不等式、退相干…

对于量子力学是物理还是认知模式的重构，这个是障碍，或者说我们对于不同尺度物质的存在状态的思考，也就是对于不同存在形式的理解，特别是超越了我们直接感知能力，需要具有一定抽象思维的模式，而且与我们可以感觉的状态完全不一致的情况下，如何来进行认知的能力和状态，如同我们在接触数学之后的认知模式的变化，不断的从具体到抽象的过程，之所以使用这种模式，是因为与我们设备观察的感知结果一致，而且对于我们普通人家来说还是有用的状态。量子是一种存在尺度的边界，之下似乎就是不连续的之上是连续，这个也是量子本意，当然从物质分布的角度来说都是很不实在的，质子可以类比于我们黑洞一样，小尺度与大尺度的关系，空间大部分都是空的，具有实体的地方很小，只是在高密度的地方产生了复杂性和演化的过程。

硬着头皮再读一本关于量子力学的书，这书不好读，即便是我对量子力学略有了解，作者为了以严肃的态度来廓清观念上的误解，所以行文难免晦涩;优点在于打破了一般量子力学科普作品以发展历史来叙述的模式，而是从理论体系的角度以关键概念为纲进行编排，而且涉及大量进入本世纪后的进展内容，而且观念上也是开放性的。 阅读本书的收获不少，但肯定不适合初次接触者，适合有一定基础的爱好者。