
出版社: 海南
原售价: 42.00
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ISBN: 9787544375818
约翰·格里宾,英国著名科学读物专业作家,萨塞克斯大学天文学访问学者。他毕业于剑桥大学,获天体物理学博士学位,现在是萨塞克斯大学的客座天文学研究员。曾先后在《自然》志和《新科学家》周刊任职。1974年他以其关于气候变迁的作品获得了英国最佳科学著作奖。 约翰·格里宾著有50多部科普和科幻作品,其中的科学三部曲《薛定谔之猫探秘》、《双螺旋探秘》和《大爆炸探秘》尤为脍炙人口。此外,他还与妻子合著了一系列著名科学家的传记,而反映“科学顽童”费曼科学生涯的《迷人的科学风采——费曼传》更是广受好评。他还撰写了许多畅销书,其中包括《深奥的简洁》《欧米伽点》《大爆炸之探索》《起始》《宇宙指南》和《Q代表量子》。他的书已被译成多种语言,并在英国和美国得过奖。
量子物理学是研究支配微观物体运动规律的科学 ——这些微观物体基本上约为原子般大小,有的甚至 比原子还小。为了让大家更清楚地了解微观物体的大 小,让我们来看看下面这个例子。每张邮票上都有锯 齿,要想连接两个相邻锯齿的顶点,需要大约1000万 个原子并排排成一线才能实现。在一个层面上,支配 如此微小物体的物理定律有别于支配人类这么大的物 体的物理定律(牛顿于17世纪发现)是不足为奇的。牛 顿物理学描述的物体运动包括诸如台球在桌面上滚动 并互相碰撞,波在池塘的水面上泛起涟漪扩散开来, 或是向火星发射火箭这样的运动。但在另一个层面上 ,令人极为震惊的是,量子物理学原来与牛顿物理学 是迥然不同的——这些差异不光体现在小的方面,实 际上,它们有着本质的差异。话又说回来,毕竟诸如 台球、池塘中的水、火箭这样的物体都是由原子构成 的,那么,为什么整体的行为和构成整体的个体的行 为存在着如此大的差异呢? 对于这个问题,至今仍然没有一个完全令人满意 的答案。倒是有几种可能的答案,这几种答案都是有 充分根据的,但这种情况本身就很难令人满意。而且 凭我们的日常经验,没有一个答案是“合情合理的” 。关于量子物理学,我们最需要关注的就是这一点。 量子物理学超越了我们的日常经验。人类的大脑根本 无法理解诸如光和电子这样的量子实体“到底是什么 ”。我们所能做的就是做实验,并且通过与日常世界 中我们认为自己已经知道的事物进行类比,来解释实 验结果。 既不是波也不是粒子 在某些实验中,光的行为似乎与池塘里涟漪的行 为很相似;在另一些实验中,它似乎又很像一串微小 的台球。但是,这并不意味着光“是”一种波或“是 ”一种粒子,甚至也不能说明它是一种波和粒子的混 合物。从某种角度看,光像波,具有波的性质;从另 一种角度看,光像粒子,具有粒子的性质。因此,光 是一种我们无法想象的物质。同样,电子和所有其他 量子实体也是如此。或许,由于人类的经验有限,我 们问错了问题。但是,至今我们仍然固执地问着问题 ,坚守着我们已经得到的答案。 早在1928年,物理学家亚瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)就对这种状况进行了总结,他在《物理世 界的本质》(The Nature of the Physical World) 中写道:“我们所熟悉的概念没有一个能够解释电子 ,某些我们现在还不知道的东西在支配着它。”他指 出,“我曾在什么地方看到过类似的东西——有(一) 天皇里,那些活济济的狳子在卫边儿尽着那么跌那么 霓”。 对于电子的理解,80年来没有发生过变化。我们 仍然不知道电子(或其他量子实体)到底是什么,也不 知道它们的行为方式。 事实上,如果我们摒弃头脑中光与波和粒子的联