读《上帝掷骰子吗？量子物理史话》
一直觉得物理是一门有趣的学科。大众对量子物理最熟悉的应该莫过于薛定谔的猫。当知道这世界还有一只猫在未被观测之前既是活着的又是死的，这个太违反常识了。根据人们以往的认知，猫要么是活的要么是死的，怎么可能又活着又死了呢？自此以后，对量子物理很好奇，觉得很神秘。
不知道在哪里看到的推荐，推荐这本科普量子物理的书–曹天元写的《上帝掷骰子吗？量子物理史话》。读这么书不要多么高深的物理知识，作者用通俗易懂的语言描述量子物理的历史，用讲故事的方式去描述那个在物理史上波澜壮阔、天才辈出的年代。天才们用自己的学识推到经典物理，重新构建新的物理大厦—量子物理和相对论。波尔、薛定谔、海森堡、爱因斯坦等大名如雷贯耳。本书对量子的起源以及相关科学家介绍、每种量子解释以及相关科学家介绍都恰到好处，而且对量子论的各种解释都有生动的比喻，也许不严谨，但十分适合我们这样的普通人理解。另外此书跨度也很大，从量子论的起源一直到介绍到超弦理论，基本把量子论的主要解释和相关科学家都介绍到了。对科学家的介绍主要都是一笔带过，有部分附带了趣闻，其他主要都把描述放在了对量子论各种解释的阐述上。
光的波粒二象性
关于光的本性，粒子和波动两种理论经历了300多年的争论，其中穿插着物理史上那些最伟大的名字：牛顿、胡克、惠更斯、麦克斯韦、赫兹、汤姆逊、爱因斯坦、德布罗意……。一方面双缝实验和麦克斯韦方程揭示光的波动性，另外一方面光电效应和康普顿效应又清晰表明光是粒子。后面波尔提出电子既是粒子也是波，波粒二象性。作为电子这个整体概念来说，它却表现出一种波-粒的二像性来，它可以展现出粒子的一面，也可以展现出波的一面，这完全取决于我们如何去观察它。讨论粒子还是波哪个是“真实”毫无意义。我们唯一能说的，是在某种观察方式确定的前提下，它呈现出什么样子来。
波和粒子在同一时刻是互斥的，但它们却在一个更高的层次上统一在一起，作为电子的两面被纳入一个整体概念中。这就是玻尔的“互补原理”（Complementary Principle），它连同波恩的概率解释，海森堡的不确定性，三者共同构成了量子论“哥本哈根解释”的核心，至今仍然深刻地影响我们对于整个宇宙的终极认识。
海森堡从不连续性出发创立矩阵力学，后面提出测不准定理，也叫做不确定性原理。不确定性原理说，不可能同时测准电子的动量p和位置q，任何精密的仪器也不行。观测本身会带来扰动，我们的结论和我们的观测行为本身大有联系。
波恩的概率解释，将骰子带进物理学，认为骰子才是薛定谔波函数ψ的解释，它代表一种随机，一种概率，薛定谔波函数ψ的平方代表了电子在某个地点出现的“概率”，出现的概率像一个波。
哥本哈根解释的基本内容，全都围绕着三大核心原理而展开：
首先，不确定性原理限制了我们对微观事物认识的极限，而这个极限也就是具有物理意义的一切。
其次，因为存在着观测者对于被观测物的不可避免的扰动，现在主体和客体世界必须被理解成一个不可分割的整体。没有一个孤立地存在于客观世界的“事物”（being），事实上一个纯粹的客观世界是没有的，任何事物都只有结合一个特定的观测手段，才谈得上具体意义。对象所表现出的形态，很大程度上取决于我们的观察方法。对同一个对象来说，这些表现形态可能是互相排斥的，但必须被同时用于这个对象的描述中，也就是互补原理。
最后，因为我们的观测给事物带来各种原则上不可预测的扰动，量子世界的本质是“随机性”。传统观念中的严格因果关系在量子世界是不存在的，必须以一种统计性的解释来取而代之，波函数ψ就是一种统计，它的平方代表了粒子在某处出现的概率。当我们说“电子出现在x处”时，我们并不知道这个事件的“原因”是什么，它是一个完全随机的过程，没有因果关系。
** 薛定谔的猫**
下面引用参考维基百科
薛定谔的猫：把一只猫、一个装有氰化氢气体的玻璃烧瓶和放射性物质放进封闭的盒子里。当盒子内的监控器侦测到衰变粒子时，就会打破烧瓶，杀死这只猫。在实验进行一段时间后，猫是死了还是活着？
哥本哈根解释：
根据量子力学的哥本哈根诠释，在实验进行一段时间后，猫会处于又活又死的叠加态。可是，假若实验者观察盒子内部，他会观察到一只活猫或一只死猫，而不是同时处于活状态与死状态的猫。这事实引起一个谜题：到底量子叠加是在什么时候终止，并且坍缩成两种可能状态中的一种状态？
当观察发生时，系统不再处于两种状态的叠加态，转而坍缩为其中任意一种状态。薛定谔的思想实验清楚地显露出一个事实，即在这种诠释里，测量或观察的概念并没有被良好定义。这思想实验可以被诠释为，当盒子仍旧是封闭的时候，系统同时存在于“衰变的原子／死猫”和“未衰变的原子／活猫”这两种状态的叠加态，只有当盒子被打开，进行观察时，波函数坍缩为其中任意一种状态。
多世界诠释：
1957年，休·艾弗雷特提出了量子力学的多世界诠释，它不把观察作为一个特殊的过程。按照多世界诠释，当盒子被打开后，猫的活状态和死状态都仍旧延续不断，但彼此之间发生了退相干。换句话说，当盒子被打开的时候，观察者和猫的纠缠态被割离为两个分支：观察者看着盒子里的死猫，和观察者看着盒子里的活猫。但是由于活和死的状态发生了退相干，它们之间不会出现有效的信息交流或相互作用。
根据多世界理论，每一个事件都是分支点。不论盒子是封闭的还是敞开的，猫是活的，也是死的，但是，活猫与死猫是处于宇宙的不同分支，这些分支都同样的真实，但是彼此之间不能相互作用。
客观坍缩理论:
根据客观坍缩理论（objective collapse theories），当某些客观的物理量达到其阈值（时间、质量、温度、不可逆性等）时，叠加态会自发地被摧毁。因此，早在盒子被打开之前，猫就已经如同预期地处在一个明确的状态。这可以被不严谨地说成“猫观察它自己”或“环境观察猫”。
客观坍缩理论要求对标准量子力学做出一些修改，使得叠加态可以被时间演化过程摧毁。
大家知道在猫实验里，如果原子衰变，猫就被毒死，反之则存活。对此，哥本哈根派的解释是：在我们没有观测它之前，猫是“又死又活”的，而观测后猫的波函数发生坍缩，猫要么死要么活。MWI则声称：每次实验必定同时产生一只活猫和一只死猫，只不过它们存在于两个平行的世界中。 两者有何实质不同呢？其关键就在于，哥本哈根派认为猫始终只有一只，它开始处在叠加态，坍缩后有50％的可能死，50％的可能活。而多宇宙认为猫并未叠加，而是“分裂”成了两只，一死一活，必定有一只活猫！
薛定谔而落下的后遗症：从微观到宏观的转换。如果光子又是粒子又是波，那么猫为什么不是又死而又活着？如果电子同时又在这里又在那里，那么为什么桌子安稳地呆在它原来的地方，没有扩散到整间屋子中去？如果量子效应的基本属性是叠加，为什么日常世界中不存在这样的叠加，或者，我们为什么从未见过这种情况？ 我们已经听取了足够多耐心而不厌其烦的解释：猫的确又死又活，只不过在我们观测的时候“坍缩”了；有两只猫，它们在一个宇宙中活着，在另一个宇宙中死去；猫从未又死又活，它的死活由看不见的隐变量决定；单个猫的死活是无意义的事件，我们只能描述无穷只猫组成的“全集”……诸如此类的答案
下面是书中的一些摘抄，其中的观点可以带来一些思考的启发。
- 美的东西往往是简约的
- 小孔成像说明了原来我们之所以能够看到物体，只是由于光从物体上反射到我们眼睛里的结果
- 对于一个科学理论来说，简洁优美要比实验数据的准确来得更为重要
- 物理学是什么？就是从实验观测出发，并以庞大负责的数学关系将他们联系起来的一门科学。
- 著名的悖论：一粒沙落地不算一个沙堆，两粒沙落地不算一个沙堆，但10万粒沙落地肯定是一个沙堆了。那么，具体到哪一粒沙落地时才形成一个沙堆呢？
- 笛卡儿的“第一原理”：不管我怀疑什么也好，有一点我是不能怀疑的，那就是“我在怀疑”本身。
- 人择原理是说，我们存在这个事实本身，决定了宇宙的某些性质为什么是这样的而不是那样的。也就是说，我们讨论所有问题的前提是：事实上已经存在了一些像我们这样的智能生物来讨论这些问题。
- 哥本哈根学派认为不仅仅是猫，一切的一切，当我们不去观察的时候，都是处在不确定的叠加状态的，因为世间万物也都是由服从不确定性原理的原子组成。
- 波函数无需“坍缩”，去随机选择左还是右，事实上两种可能都发生了！只不过它表现为整个世界的叠加：生活在一个世界中的人们发现在他们那里电子通过了左边的狭缝，而在另一个世界中，人们观察到的电子则在右边！量子过程造成了“两个世界”！这就是量子论的“多世界解释”（Many Worlds Interpretation，简称MWI）
- 严格地说，历史和将来一切可能发生的事情，都已经实际上发生了，或者将要发生。只不过它们在另外一些宇宙里，和我们所在的这个没有任何物理接触。这些宇宙和我们的世界互相平行，没有联系，根据奥卡姆剃刀原理，这些奇妙的宇宙对我们都是没有意义的。多世界理论有时也称为“平行宇宙”（Parallel Universes）理论，就是因为这个道理
- 怎样表述一个命题才算是科学的？单靠有限的个例（哪怕再多）也不能构成证实的基础。
- 一个命题的逆否命题和它本身是等价的。
- 科学和形而上学的分界线画在“可证伪性”这里。也就是说，一个科学的论断必须是可能被证明错误的。比如我说：“世界上不存在白色的乌鸦。”这就是一个符合“科学方法”的论断，因为只要你真的找到一只白色的乌鸦，就可以证明我的错误，从而推翻我这个理论。但是，如前面我们举过的那个例子，假如我声称“我的车库里有一条看不见的飞龙。”，这就不是一个科学的论断，因为你无论如何也不能证明我是错的。
- 著名的热力学第二定律，它说，一个孤立体系的混乱程度总是不断增加的，它的量度称为“熵”。换句话说，熵总是在变大，时间的箭头指向熵变大的那个方向！
- 霍金说了一句同样有名的话：“上帝不但掷骰子，他还把骰子掷到我们看不见的地方去！”这个看不见的地方就是黑洞奇点。