王文俊
读《量子史话》所感
2013-7-30 16:37
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标签:读后感, 量子史话

近日到所图书馆闲逛时,我偶然在书架的一个角落里看到B.霍夫曼所著的《量子史话》一书,尽管书页已泛黄,但看到它的第一眼我就被书名所吸引了,既然是史话,那就应该会讲些有趣的故事吧。还记得研一时我选修过一门课《材料的物理基础》,当时老师用一个学期的时间给我们讲授了《量子力学》和《固体物理》两门课程,这对于以前几乎从未接触过量子物理学的我来说确实是理解起来有困难,感觉自己整个学期都是在被那些复杂的数学公式和推导过程狂轰乱炸,尽管公式的推导过程我可以认可和接受,但是那些理论我却难以理解和吸收,所以课程结束时我感觉并不畅快,因为那些我不懂的东西会时不时地刺痛我一下。而给我们授课的老师曾经说过一句话,“学习量子力学和固体物理时,我只能带领你们通过一条捷径从山下直接走到山顶,你们可能无法看到全部的风景,但是至少你们可以从山顶往下看一看,欣赏一下它们的魅力。”带着这种不甘心,我急不可待地想要读一读这本《量子史话》,看看那些理论都是怎样一步一步地发展而来的,看看那些科学家们又是如何从旧有的思想中突围出来的。

《量子史话》这本书主要是介绍了量子概念的出现与发展、量子力学理论的建立,以及量子物理和相对论如何使物理学从经典物理学发展到现代物理学的过程。这本书的最好之处是很少使用数学,而是通过很多形象的类比来阐述微观世界的一些基本现象,从而能够让读者获得更多的感性认识。也许读完这本书后,我对量子力学的认识仍然是初步的,但是我已经获得了一个相对整体的感性认识。首先物理学发展中存在一个深层次的矛盾即光是一种波还是一种微粒,物理学发展到今天可以认为光既是波也是微粒,甚至任何一种物质粒子都既是波也是微粒,而且这种波被认为是几率波,它反映的是很多个粒子的位置在某一时刻的概率分布;然后是动量和位置的不可同时测量、时间和能量的不可同时测定即测不准原理,这打破了经典物理学中的因果定律,无法同时确定运动粒子的速度和位置,而只能知道它出现在哪些可能的位置及出现的概率,这种不可预测性起初确实是会让人们难以接受的,毕竟科学的出现与发展便是要认识规律并能够预测过去和将来,而这种不确定性必会让人失望,但是人们也不得不承认事实,庆幸的是至少还可以知道出现的可能位置和相应概率;还有就是打破了经典物理学中空间和时间是一种实体的认识,认为是因为有了粒子的存在才有空间和时间的存在,而如果不存在粒子,则无从谈起空间和时间。另外,对放射性现象的深入认识和理解,并结合量子力学理论的发展,人们对原子和原子核结构的探索也得到不断促进,并且在理论和实验相结合的发展中不断发现了很多新粒子,如质子、中子、中微子、正电子、介子等,也发现了核裂变现象,导致了对人类来说福祸相依的原子弹的发明,而正电子和负电子、质子和反质子的发现及它们彼此碰撞后会释放出巨大的能量,这可能也会被不合理利用而造成灾难。尽管对于任何物质都有对应的反物质存在的说法仍存争议,甚至认为在人类可知的物质世界之外还可能存在一个反物质世界,这些都无法肯定或否认,但人类对自然界探索的脚步肯定是不会停歇的。

在量子力学发展的进程中,不少科学家都作出了重要的贡献,如普朗克玻尔、德布罗意、玻恩、卢瑟福、海森、薛定谔、狄拉克、爱因斯坦、查德威克等,而在科学探索的道路上有时候科学理论家有一种才能,起初他们可能只是凭直觉或灵感去提出某种猜想或某个假设,也许它正好可以帮助解释某个特殊的现象,但是这种猜想或假设却是没有明确意义的,而在寻求理解这种猜想或假设的过程中他们可能会有更多新的发现,并可能会从错误的前提中得出有价值的结论,同时对事物的认识和理解也在这个过程中不断扩大和加深,进而进入到一个前所未有的新的理论世界中去,而当再次回头看当初的那些猜想或假设时,有时候会感觉到他们是多么地美妙和难得!当然,量子力学发展的近百年中,可能在这个领域努力工作的科学家远不止青史留名的那屈指可数的几位,那么对于他们的辛苦付出,我们是否可以做到弹指一笑间任其灰飞烟灭呢?也许科学的真理最终只是来自于少数的那几个人,但是谁也无法告知究竟科学的好运最终会砸到谁的头上,所以在科学领域奋战的任何一个人都愿意去期待这份幸运,这大概也是科学的魅力所在,当然同时也是科学的残酷所在,事实上,又岂止是科学领域如此,生活中的各行各业都何尝不是如此呢?作为个人,我们能做的就是不断提升自己的能力,找到自己合适的位置,踏实地做好本职工作,也许最终无法惊天动地,但是至少能够带着这份对幸运的期冀尽可能地做些有价值有意义的事情,一辈子也就无怨无悔了。

 

 

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