读《上帝掷骰子吗？量子物理史话》有感_上帝掷骰子吗
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读《上帝掷骰子吗？量子物理史话》有感
看小说一直是我的主要娱乐方式，爱情故事、玄幻小说、鸡毛蒜皮的家常我都来者不拒，只要逻辑性合理，我都会带着一种欣赏或是娱乐的心情去品读。读完一本书，闭上眼睛慢慢回味或者是粗糙地在留言板写上几句感悟已成为一种习惯。遇见这本书，是一件很机缘巧合的事情，是在知乎上一个知友在与我讨论《天才在左疯子在右》极力推荐的；带着极大的好奇心翻开它，翻开之后就被深深吸引了。本次上《理论化学基础》这门课，对于我一个理科女来说，太过理论的知识体系已使我头晕不已，后又听到老师布置的是一篇读书笔记，我就姑且用看过的小说来写篇读后感滥竽充数吧。
《上帝掷骰子吗？量子物理史话》是关于量子论的故事。量子论是一个极为奇妙的理论：从物理角度来说，它在科学家中间引起了最为激烈的争议和关注；从现实角度来说，它给我们的社会带来了无与伦比的变化和进步；从科学史角度来说，也几乎没有哪段历史比量子论的创立得到了更为彻底的研究。然而不可思议的是，它的基本观点和假说至今没有渗透到大众的意识中去，这无疑又给它增添了一道神秘的光环。
《上帝掷骰子吗？量子物理史话》这本书带我做了一次量子之旅。首先作者从神话时代出发，沿着量子发展的道路，带着我亲身去经历科学史上的乌云和暴雨，追逐流星的辉光，穿越重重迷雾和险滩，和最伟大的物理学家们并肩作战。除了回顾基本的历史背景，作者还引领着我们向着未来探险，去逐一摸索量子论面前的不同道路，闯入人迹罕至的未知境地，和先行者们一起开疆扩土。作者以极具诙谐但又不乏科学严谨的口吻叙述了经典物理和量子力学的碰撞，以及量子力学从无到控制整个微观世界的艰难发展历程，回顾了一些我们曾经学过的经典实验。从字里行间，我们可以深刻感受到作者对那些在量子物理界光耀千秋的科学家的崇敬和对量子物理界的每一个突破都有着由衷的激动。这本书在叙述方面最成功的莫过于它不是简单讲述量子物理科学家们的贡献而是将其符号化，而是从各个角度阐述这些人的性格特征，让他们的形象跃然纸上。如爱打赌的霍金，晚年倔强的爱因斯坦，宽厚的玻尔等等，而同时他抓住科学界的一切可以发挥出趣味性的地方发挥，如“薛定谔的猫”，“量子自杀”等等。总之，作者尽可能
用“与时俱进”的言说方式来向大家讲述一段大大改变人类发展的历史，一部科普作品的意义不应该单单在于普及科学知识，更大的作用还是在于激发大家对科学的兴趣，培养科学的态度，同时让公众认识到这些在幕后推动人类前进的科学英雄。
在这本书中令我印象颇深的就是量子论诞生那章。作者先渲染了经典物理学的辉煌成就和其不可动摇性，然后用朴实的言辞来描述了普朗克公式与经典物理学所存在的矛盾以及普朗克自己的内心变化，由此引出量子论。
作者先以开尔文的演讲《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》中的第一段话是：“动力学理论断言，热和光都是运动的方式。但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色了„„”引出经典物理的难题即光以太和麦克斯韦－玻尔兹曼能量均分学说，具体指的就是人们在迈克尔逊－莫雷实验和黑体辐射研究中的困境。第二朵乌云即黑体辐射实验和理论的不一致最终导致了量子论的诞生。
物理上定义的“黑体”，指的是那些可以吸收全部外来辐射的物体，比如一个空心的球体，内壁涂上吸收辐射的涂料，外壁上开一个小孔。那么，因为从小孔射进球体的光线无法反射出来，这个小孔看上去就是绝对黑色的，即是我们定义的“黑体”。19世纪末，人们开始对黑体模型的热辐射问题发生了兴趣，即物体的辐射能量和温度究竟有着怎样的函数关系呢？维恩从经典热力学的思想出发，假设黑体辐射是由一些服从麦克斯韦速率分布的分子发射出来的，然后通过精密的演绎，他终于在1893年提出了他的辐射能量分布定律公式：
C1E-5 exp（-C2/T）但是卢梅尔（Otto Richard Lummer）和普林舍姆（Ernst Pringsheim）于1899年报告，当把黑体加热到1000多K的高温时，测到的短波长范围内的曲线和维恩公式符合得很好，但在长波方面，实验和理论出现了偏差。很快，鲁本斯（Heinrich Rubens）和库尔班（Ferdinand Kurlbaum）扩大了波长的测量范围，再次肯定了这个偏差，并得出结论，能量密度在长波范围内应该和绝对温度成正比，而不是维恩所预言的那样，当波长趋向无穷大时，能量密度和温度无关。维恩定律在长波内的失效引起了英国物理学家瑞利的注意，他试图修改公式以适应u和T在高温长波下成正比这一实验结论，最终得出了他自己的公式。不久后另一位物理学家金斯（J.H.Jeans）计算出了公式里的常数，最后他们得到的公式形式如下：
u = 8π(υ^2)kT / c^3 这就是我们今天所说的瑞利-金斯公式（Rayleigh-Jeans），其中υ是频率，k是玻尔兹曼常数，c是光速。但瑞利-金斯公式明显的是一个拆东墙补西墙的典型。因为它虽然在长波方面符合了实验数据，但在短波方面的失败却是显而易见的。当波长λ趋于0，也就是频率υ趋向无穷大时，大家可以从上面的公式里看出我们的能量辐射也将不可避免地趋向无穷大。换句话说，我们的黑体将在波长短到一定程度的时候释放出几乎是无穷的能量来。
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