月读 ‖ 《从量子到宇宙：颠覆人类认知的科学之旅》

南无爱因斯坦,南无海森堡,观自在波尔,行深量子物理时,照见薛定谔猫,测一切不准,二象性,波不亦粒,粒不亦波,波即是粒,粒即是波,受想微观,亦复如此。传播子,是诸法真空,不存不灭,不虚不实,不增不减,是故真空不空,无绝对测准。无上下顶底奇魅,无四大基本力场,无算符,乃至拉格朗日。阿贝尔,亦无交换场。乃无自旋,亦超对称理论。格点量子场论,无智亦无得,以无奇点故。超弦理论,依卡拉比丘空间故。心无古典,超古典故,无有冲突。远离古典座标,究竟当代。希伯尔特,以傅立叶透视频谱世界故。得弦理论十的次方五百种解。故知当代物理嘴炮,是大理论,是大解答,是物理圣杯,是诺贝尔奖。能除一切苦,真实不虚。故说统一理论神咒。即说咒曰:相对相对,量子量子,巨观与微观,上帝掷骰乎?

网友取名《量子真经》，虽然看不懂，但是很非常形象地描述出了普通人看完这本书的感受。

一

本书由清华大学出版社出版，作者名叫高鹏，是哈尔滨工业大学的一位老师。

本书以各种不可思议的量子现象为主线，以物理学家们所做的各种令人惊奇的实验为脉络，循序渐进地介绍了人类探索量子世界的整个过程。作为一本科普读物，本书涵盖了波粒二象性、叠加态、概率幅、纠缠态、隧道效应、电子云、超流体、量子真空涨落、费曼图、超弦理论等量子力学中引人入胜的大部分内容，也介绍了扫描隧道显微镜、量子计算机、量子隐形传态等量子工程技术，同时还把相关的历史趣事穿插其中。另外，书中还介绍了一些与量子物理相关的粒子物理、相对论、宇宙学等内容，其中就包括了目前更前沿的领域，如反物质、希格斯粒子、暗物质、平行宇宙，以及引力波等。

就本书的绝大部分内容而言，我基本似懂非懂，部分内容甚至完全不懂，宏观世界总结出来的经典物理概念几乎在微观量子世界中全部失效，而微观世界所归纳出来的现象又没有完备的概念和理论来解释，认知陷入困难是非常正常的事儿。

然而，对任何一门新知识的掌握和获取，都需要一个疑惑到逐渐清晰的过程，这是认知提升的基本规律。对此书的阅读，最大的意义即在于此。

二

量子是什么？不经百度能说的出来的没几个人。即便是此刻的我已经看完了这本书，我也说不出来量子的确切定义。

头条百科有一段话是这样介绍的：

量子是现代物理学中的重要概念。最早是由马克斯·普朗克在1900年提出的。他首次提出能量只能取基本单位的整数倍，即量子化的概念。这与以牛顿力学为代表的经典物理有根本区别。量子化现象主要表现在微观世界。这种描述微观世界的物理理论被称作量子力学。物理学中的量子是指一个不可分割的基本单元。所谓“量子化”指其物理量的数值是特定的，只能是基本单元的整数倍，而不是任意值。经过普朗克，爱因斯坦，斯蒂芬霍金等科学家的不懈努力，目前已建立了量子力学、量子光学等多个相关的专业研究领域。

不可否认的是，量子概念以及由此衍生出来的一切科研成果，现在非常时髦，时髦到如果你不能就量子发表一点自己的见解，基本上就等同于脱离了科技时代。

就我的理解，量子是目前相对于人类世界的微观世界，它的研究成果反映着人类对微观世界的探索认知。无论是宏观还是微观，都是一个相对的概念。从宇宙的角度来看，我们所在的太阳系乃至太阳系所在的银河系，都只不过是宇宙的一个微观。而站在人类社会或者地球的角度来看，原子以下尺度的世界就是我们常说的微观。

我们姑且称地球及人类社会生活的所见所闻为宏观，相对应的，把原子尺度以下的世界称为微观，那么量子就是我们对微观的描述和认知。

三

对于普通读者而言，对量子的了解，需建立如下几个认识。

经典物理概念和原理完全不适用于量子世界。

由牛顿散发定理直至爱因斯坦相对论的建立，我们已经熟悉了宏观世界的运行规律和模式，似乎有经典力学的加持，世界已经没有我们所不能解释的物理现象。然而，对量子世界的研究告诉我们，许多量子世界里发生的现象，与经典物理原理推导出来的结论完全相反。这书名，对量子理论的研究和建立，目前只是处于起步状态。

高中物理告诉我们，组织的最小单元是质子、中子、电子，到这个层面已经见底了。实际上，自那时候甚至更早时期，研究结论已经证明最小单位并非如此了，夸克等的概念已经产生了。

量子世界是不确定的，想要准确测量是不可能的，只能用概率描述。

关于这一点，最经典的实例是薛定谔的猫，它形象的描述了量子世界的不确定性。然而薛定谔黑匣子里的猫，毕竟是宏观世界的一个动物，它还是一个尝试用经典物理原理来解释量子世界的案例。事实已经证明，这种解释是不通的。

目前的量子计算机、量子纠缠、量子加密通信，都仅仅是对量子已知规律的尝试应用，还远未达到解释其原理的地步。

利用量子可以处于0和1之间的任意状态来实现计算机的大容量计算，实现比现有超级计算机更大的运算能力，是量子计算机的尝试性运用，目前进展还不完备。利用处于纠缠态的量子实现远距离加密通信，也是一个十分热门的研究方向。

虽然，研究已经迈出了步伐，但量子纠缠态的原因是什么？实现巨大运算的底层逻辑是什么？是一个目前无法解释的问题。现在人类只是初步发现了这种现象，然后加以利用。在探寻量子世界的道路上，还有很长的路要走。

四

科学技术发展日行千里，新的知识与日俱增，如果固步自封，不注重更新自己的知识结构，则会被时代所抛弃。对于最先进最前沿的科技成果，我们绝大多数人不大可能搞的清楚原理，也做不到掌握科技成果的细节。但必须对这些成果进展保持敏感和关注，而不能因为不是自己的领域就不去关心。

这本书就起到了这样的作用，虽然里面也有很多不懂的地方，但大体上还是浅显易懂的，对于我们普通读者而言，是一本适合阅读的科普类书籍。