閱讀及筆記時間:2017年4月,2日,約4.5小時;
閱讀書本:《日出-量子力學與相對論》;作者:張軒中、黃宇傲天;2013年12月第1版;清華大學出版社;P1-307頁;
閱讀目標:了解量子力學與相對論的發展過程及相關概念
閱讀方法:閱讀+思考
整書筆記及感想:
閱讀3小時,筆記1.5小時。
去年讀了一本曹天元寫的《上帝擲骰子嗎-量子物理史話》,對量子物理的發展有了一個朦朦朧朧的概念;又在基普·索恩的《星際穿越》中對量子力學與相對論有了進一步的認識;還因為經常會讀一些靈修方面的書籍,發現量子物理似乎能夠解釋靈修中的一些奇遇。這些或科學、或唯心的概念與線索,它們中間仿佛有著某種聯系,令我好奇不已。為了對這些神秘的概念(如量子力學、相對論)有進一步的了解,我翻開了這本《日出》。
開篇:本書作者通過演義的手法將量子力學與相對論的歷史作了闡述,從建立這兩個理論的數學基礎開篇,由阿貝爾與伽羅華的理論發展出索菲斯·李的李群論,而群論正是量子力學與相對論的數學基礎。
前奏:奧地利科學家玻耳滋曼相信原子存在,但因為當時的觀測儀器落后,他無法觀測到;而與此同時當時尚年輕的愛因斯坦所崇拜的流體力學家馬赫卻認為既然是觀測不到的,那就不是物理量就不存在。玻耳滋曼與馬赫掐了起來,后來以前者黯然離場為終結。但是,其實這兩人一個奠定了量子力學的前提(原子是存在的及概率假設),另一個啟蒙了相對論(影響了愛因斯坦有關狹義相對論的產生),他們對物理學的發展都起到了很重要的作用。
成形:薛定諤的波動方程,可計算出氫原子的能級;泡利的不相容原理的猜想,電子存在一個額外的自由度(自旋);海森堡使用矩陣描述物理量(量子力學的基本語言)并發現了不確定原理(電子躍遷之間需要時間,其中位置不確定、動量不確定);狄拉克發表了矩陣的運動方程(運用泊松括號來表示的);玻爾,量子力學領域的一代宗師。這一系列的發現與理論發展推動量子力學逐步成形,量子力學的基本原理為不確定原理,其基本形式為波動方程與矩陣力學,由此引發的量子力學中的核心觀念“概率”。概率當然是不確定的。用海森堡為自己設計的墓碑舉例來說“他躺在這里,且在別處”,可解釋為海森堡死后,沒有人觀測他時,他的靈魂(波函數)彌散在全空間(在各地分布,概率隨機),如果有人去觀測他,則他就躺在這墳墓中(坍縮)。即波函數的坍縮,源于觀測者的觀測,它與時間、地點無關,與人的觀測有關。(這段筆記寫得我頭很暈,但堅持試圖理解并寫下來也正是因為這個內容與靈修中的理論解釋相關)
相對論:說到相對論,它與愛因斯坦密密不可分,他于1905年提出狹義相對論,又于1915年提出廣義相對論。當然,他還有很多貢獻是有關量子力學的推動(主要集中在他年輕時)。愛因斯坦改革了牛頓的僵化的時空觀(時空就是引力場),成為一個物理思想的集大成者,是繼牛頓以來最偉大的物理學家。
狹義相對論是說在不同的地方,不同的人所經歷的時間快慢是不一樣的,時間流動的快慢是和這個人本身運動的速度快慢有關系的。狹義相對論最基本的假設在于光速是一切速度的極限,它的主要研究對象是時間與空間(時空—一個客觀的絕對的物理對象)。
量子力學處理微觀的物體,而狹義相對論則處理高速運動的物體。
路漫漫其修遠兮,感謝閱讀過的每一本書的作者,是你們為我打開了一個豐富美麗的世界,并陪伴我倘佯其中。懂或不懂,事實都在那里,生有涯,學無涯。