《量子物理史话上帝掷骰子吗》是“科学性和故事性的完美结合,具有超级影响力的科普佳作。”荣获第三届“吴大猷科普奖”(2006),“科学时报读书杯”*佳科普创作奖(2005),国家图书馆文津图书奖(2007)。爱因斯坦:玻尔,亲爱的上帝不掷骰子!玻尔:爱因斯坦,别去指挥上帝应该怎么做!霍金:上帝不但掷骰子,他还把骰子掷到我们看不见的地方去!
《量子物理史话上帝掷骰子吗》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*为激烈的争议和关注;从现实角度来说,它给我们的社会带来了无与伦比的变化和进步;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。 《量子物理史话上帝掷骰子吗》将带你做一次量子之旅。我们从神话时代出发,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,我们还将向着未来探险,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。让你惊叹的,不仅仅是沿途那令人眼花缭乱的绚丽风景,更来自于你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。
第一章 黄金时代一我们的故事要从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16年前,雄图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。现在,海因里希·鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz)就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(Hermann von Helmholtz)一样鼎鼎有名的人物,不会想到他将和汽车大王卡尔·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的那套装置上。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》(Annalen 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
曹天元(Capo),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。
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