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子茂的读书笔记
一直对量子理论很感兴趣，最近读了这方面的科普读物——《上帝掷骰子吗？》。
这本书的作者是曹天元，微信读书上阅读人数破万，评分高达9.0。
这两天连着读完，发现确实是一本很不错的书。故事性非常强，读起来津津有味。
下面我说说书中的一条主线：光的“波动说”和“微粒说”的争论。
1
17世纪胡克、惠更斯认为光是一种波动，而同时期的牛顿则支持微粒说。
牛顿开创了近代经典物理学，以他的天才及无与伦比的影响力，他所支持的微粒说自然而然的为人们所接受。
第一次波粒战争，微粒说胜。
微粒说从此引领了人们长达一个世纪，直到19世纪初托马斯·杨的出现。
杨氏双缝干涉实验，简单而又明白的证明了光是一种波。
微粒说无法解释干涉条纹，无法说明两道光叠加在一起反而会造成黑暗。
而使用波动说则可以轻而易举的解释，并且根据波动理论计算的明暗条纹距离与实验完全吻合。
第二次波粒战争，波动说胜。
2
1888年，赫兹实验证明了麦克斯韦电磁理论的正确性，揭示了光是一种电磁波，再次为波动说添加了一大铁证。微粒说此时已销声匿迹。
19世纪末，经典物理已达到巅峰，一切物理现象几乎都可以从理论框架中找到解释。致使物理学家相信世界的基本原理已经全部被发现，剩下的只是做一些细节上的修正和补充。
然而在这黄金时代的天空中，隐约可见两朵小小的乌云。
一朵乌云是迈克尔逊-莫雷实验。实验结果否定了经典物理学中的基础假设——“以太”的存在。
另一朵是黑体辐射研究中的困境。从粒子的角度出发去推导，可以得到适用于短波的维恩公式。如果从经典的电磁波的角度去推导，就得到适用于长波的瑞利—金斯公式。
第一朵乌云，最终导致了相对论革命的爆发。
第二朵乌云，最终导致了量子论革命的爆发。
1900年，普朗克创黑体辐射公式，成功解决了黑体辐射问题。
然而这个要使得这个公式成立，必须做出一个在经典物理学中从来没人想过的惊人假设：必须假定，能量在发射和吸收的时候，不是连续不断，而是分成一份一份的。
这个假设意味着能量不能是无限连续的，能量必须有一个最小单元，普朗克把它命名为“量子”。量子由此诞生，从此打开了物理学的潘多拉魔盒。
3
爱因斯坦使用光量子概念成功解释光电效应。康普顿效应直接证明了光的粒子性。
微粒说卷土重来，开启第三次波粒战争。
1911年，卢瑟福提出含核原模型。但是根据麦克斯韦理论，卢瑟福的原子模型不可能存在超过1秒钟。
1913年，玻尔引入电子跃迁概念成功解释原子模型。微粒说前进一步。
德布罗意预言电子是一个波，1927年，戴维逊和汤姆逊成功验证电子是一个波。波动说前进一步。
这两个派别似乎谁也无法完全说服谁。
海森堡以矩阵形式建立力学。微粒说又前进一步。
薛定谔以波动方程建立力学。波动说也前进一步。
两个学派争论的不可开交，最后惊讶的发现“矩阵力学”和“波动力学”在数学上是完全等价的。
殊途同归。
粒子既是粒子，也是波，粒子和波，两者不可分割。
波粒战争以“波粒二象性”戏剧收尾。
4
题外话：没读这本书之前，以为“骰子”念做shǎi zi，后来查了下百度，才知道正确的读音应该是tóu zi 。
书中除了我前面所提到的波粒战争之外，还有许多有趣的故事和发展成果。比如爱因斯坦和玻尔关于量子论的辩论，贝尔不等式的判决，多宇宙，系综和退相干历史等等。
如果你也对量子理论感兴趣的话，不妨一读。
如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。——玻尔（量子论的奠基人之一）
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