解读《上帝掷骰子吗》1、牛顿是个“小气鬼”?
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解读《上帝掷骰子吗》1、牛顿是个“小气鬼”?

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Hi,我是晓书童,我回来啦。“晓书童频道”从2016年3月做到现在已经整整5年啦。感谢同学们的帮助,一路陪伴着我走过了这么长的一段路了。不过和我们未来还要走的路相比,这仅仅就是个开始罢了。
我们已经聊了很多的书,历史、心理、医学、法律、商业、经济、教育、个人成长、人物传记等等,晓书童频道并没有啥定位,完全凭我的个人兴趣在这个世界瞎逛,看到啥有趣的东西就分享给你。


之前在节目里也说过,我们从中学的时候就分文理科,后来上大学选择某个专业,上班了也从事某一项工作,深深的嵌入到社会分工之中,努力的磨炼某一项技能,然后再与他人协作,以此获得完备性来解决实际问题。这是进入科学时代之后,知识总量爆炸式增长的结果,单个人没法掌握这么多的知识,怎么办呢?分科治学。一座座相互独立的象牙塔平地而起,越建越高。


但世界还是那个世界,并没有因为人类的分科而被撕裂。我们在一直向着一个方向奔跑的时候,必然遗失其他方向上的可能性,这是没办法的。比方说我们一提到达芬奇,首先想到的是他的杰作《蒙娜丽莎》和《最后的晚餐》,当然是一位非常成功的艺术家。


但其实,达芬奇不止有很高的艺术造诣,擅长绘画和雕刻,还是一位知识非常渊博的智者,人家是数学家、生物学家、天文学家、物理学家、地质学家以及军事工程师和建筑师等等。我想达芬奇如果听到我们这些后人给他的这么多头衔他自己也一定很蒙,“这些孩子在搞个啥?”


因为这一切在他看来都是为了解决某些问题而需要掌握的知识技能,结果我们把他研究的东西按照分科治学的逻辑,分门别类的装进了不同的箩筐,才说他老人家是这个家那个家的。既然真实的世界并非按照学科分类的方式组合起来的,那我们只站在某个领域去看待它,难免错过一些美丽的风景,实在是可惜。


所以,我才努力让自己保持对一切的好奇,通过书本向不同领域的大神请教,希望获得他们手中的世界切片,试图借用他们的眼睛,去一睹我前所未见的美景。这次要向同学们分享的切片,叫做物理。书名《上帝掷骰子吗?》作者:曹天元。虽然这个字念“tou”,但我是真不晓得有哪里会把那个东西叫做骰子,读起来别扭的要死。而且就连作者自己,它提及这本书的时候都叫它上帝掷骰子吗?


作者曹天元是一位出生在上海的80后,中学毕业之后赴美国和香港读书。他在大学期间就写下了这本书,年轻有为,特别厉害。2005年之后就常年占据科普作品畅销榜的前列,被誉为中国的《时间简史》。豆瓣评分9.2,有多达2万6千人参与评价。


这本书的副标题叫做“量子物理史话”,我知道有同学听见物理相关的就头大,感觉中学时期的噩梦要再度袭来。不用担心,我不会和同学们讲公式计算之类的,因为我自己也完全不懂。当然了,因为不是学物理的,个人能力也确实有限,言辞表述做不到准确严谨,还请同学们见谅。如果有朋友要从专业的角度来挑剔也没用,我本身就没有专业素养。这是不是有点因为没有道德,所以不怕道德绑架的意思,耍无赖了。


这本书是为我们介绍了整个量子物理的发展史,那些我们熟知的大科学家们悉数登场,像是普朗克、玻尔、海森堡、薛定谔、爱因斯坦等等。欣赏在这些最聪明的大脑之间所展开的智力交锋,是在太刺激了。“上帝不会掷骰子”这句话就出自爱因斯坦,当年他是以此来抨击量子力学。爱因斯坦与玻尔的争论,应该是最出名的科学论战吧?


爱因斯坦认为这个世界是遵循因果论的,就算有些现象我们解释不了,也只是因为我们获取的信息还不足够。只要所有的变量都被我们所掌握,那么一切都是可计算可预测的,而不会是量子论认为的那样,如同掷骰子般完全随机。因果论也就很符合我们绝大多数人对于这个世界的认识。可现在我们都知道,爱因斯坦他错了,上帝真的在掷骰子,量子力学彻底颠覆了一切。


诸如此类,这本书就是为我们展现了量子力学发展过程中一系列的精彩故事。一说起科学家,同学们可能会觉得他们都是不爱名利,道德高尚,为人类科学事业无私奉献的人。其实不然,他们也都有自己的私心和算计,私生活也可能混乱不堪。从这本书中我们也能够看到这些大科学家们人性中复杂的一面。


正是因为这些科学家们的独特,所以量子理论发展史才如此精彩,这不仅仅是科学上的碰撞,也是人性之间的对决与较量。“世界这么大,我想去看看”,宇宙如此大,我们只看见了极为细小的那一部分,作为一个人基本的好奇心,难道你不想看见更多吗?还记得我们小的时候,对于身边的一切都充满了惊异好奇,现在长大了,你的那颗好奇心还在吗?


相信我,只要你有中学物理知识,就一定能够听懂这本书。如果说这世上只有一本书能让最多的人搞懂什么是量子理论,那就是这本《上帝掷骰子吗》。量子的概念已经诞生一个多世纪了,如今无论是我们的科技还是经济,从电脑到激光,从核能到生物技术,都受到量子论的深远影响,甚至说人类整个GDP的三分之一都与量子论有着直接的关系。但即便如此,它的一些基本思想并不为普通大众所知晓。


那就让我们一起回到当年,沿着量子论走过的道路展开一次探险,跟随作者去体验一下那些伟大科学家,曾经历过得困惑、激动、恐惧、狂喜与震惊,这次的旅程一定非常的精彩与奇妙。那好,我们就开始吧,故事要从物理史上持续时间最长,程度最为激烈的论战说起。这场论战争论的焦点是——光。光我们再熟悉不过了,爱是一道光,绿得心发慌。因为有光我们才得以看见,但是光本身看得见摸不着,没有重量没有气味。它的本质到底是什么?


这个似乎没这么难以回答的问题,对物理学所造成的深远影响,超过了所有人的想象。最开始人们通过观察发现光沿直线传播,会反射会折射,直观的认为光就是由一粒粒非常小的光子组成的,这套说法,我们就称之为“微粒说”。


后来当黑暗中世纪过去之后,人们了解到声音是一种波,当理解了波动现象之后,觉得光很可能也是一种波,我们称之为光的“波动说”。 啥才叫做波呢?同学们想象一下足球场上观众掀起的“人浪”,每个人只是站起坐下,就形成了看起来环绕全场的浪,这个浪就是一种波。水波也是一样的,单个的水分子上下移动,我们就看到了扩散出去的水波。所以波就是介质的震动,必须要有介质波才能传递,比方说声波可以在空气,水或者是固体中前进,但是在真空里就没法传播了。还有刚才说的人浪,如果体育场里一个观众都没有,那自然就没有人浪了。


光作为一种波,传播又需要介质怎么办呢?于是波动说就假设了一种看不见摸不着的叫做以太的介质。就这样,微粒说和波动说作为对光的两种解释,同时站上了历史舞台。这不就是两个普普通通的科学假设吗?但谁也想不到,二者展开了长达几个世纪的争斗,这两朵小火花将引爆一场熊熊大火。


本来微粒说与波动说相安无事,心平气和的站在一起供大家检阅。可是在17世纪末到18世纪初的时候,历史上第一波波粒战争爆发了,其导火索就是大名鼎鼎的艾萨克·牛顿。1672年,29岁年轻气盛的牛顿,因为制造了一台杰出的望远镜而当选英国皇家学会会员。初来乍到的牛顿给学会递交了一篇文论,内容是关于他自己所做的色散试验。色散试验是他做的最有名的实验之一了,这应该属于小学自然课的知识了,就是让一束白光通过三棱镜,散射出一条颜色从红到紫的彩色宽带。牛顿看到白光是由七色光混合而成,他认为光的复合与分解就是不同颜色的颗粒的混合与分开。


这篇论文就到了罗伯特·胡克的手里,胡克是谁?他比牛顿大8岁,也是非常杰出的科学家。7年前,胡克出版了《显微术》一书,这本划时代的著作为他赢得了世界性的学术声誉,在书中他明确的支持光的波动说。而胡克已经抱得大名的时候,牛顿才刚刚从剑桥大学毕业,也许还在苹果树下思考他的万有引力呢。


这时,作为光学和仪器方面独一无二的权威,胡可显然没有把牛顿这个毛头小子放在眼里,对他论文中的观点进行了激烈的抨击。牛顿有生以来都没有受到这样的批评,他哪里受得了这个,勃然大怒,花了整整四个月的时间,写了一篇长文炮轰胡克,其中是言辞刻薄。就这样,胡克大言不惭在先,牛顿恶语相讥在后,两个人都格外的敏感且心胸狭窄,最终成为了一生的仇人。


在此之前,牛顿的观点其实还在微粒与波动之间摇摆,他并没有完全的否定波动说。即便是在胡克最初的批评之后,牛顿还是做出了一些妥协,给波动说提出了一些重要的改进意见。但是随着他们俩的关系进一步恶化,牛顿开始一边倒的支持微粒说。这究竟是科学精神还是纯粹的报复就说不清楚了,反正至少牛顿的小气和斤斤计较的性格是出了名的。


后来,一位数学方面展现出过人天才科学家惠更斯接续胡克的思想,运用数学成功的证明和推导出了光的反射与折射定律。随着1690年,惠更斯著作《光论》的出版,标志着波动说在这一个阶段到达了兴盛的顶点。但是啊,波动说的得势注定要成为昙花一现的泡沫,就因为在他们的对面站着一个光芒四射的伟大人物——艾萨克·牛顿。


这位科学巨匠无论出于什么原因,他都已经决定要给予波动说毫不留情的打击。牛顿对胡可恨之入骨,胡可在1703年去世,这就为牛顿顺理成章当选皇家学会主席铺平了道路,他今后将用铁腕手段统治这里长达24年。


就在胡克死后的第二年,牛顿的皇皇巨著《光学》出版,此后整整100年,这本书都被奉为不可动摇的金科玉律。牛顿在书中详尽阐述了光的色彩叠合与分散,从粒子的角度解释了光的种种现象,并且还把微粒说与自己的力学体系结合起来,使得这个理论呈现出了无与伦比的力量。


这完全就是一次摧枯拉朽般的打击,这个时候的牛顿,早就不是那个可以被人随便质疑的年轻人了。那可是已经出版了《自然科学的数学原理》的牛顿,已经发明了微积分的牛顿。当时他已经是国会议员,造币局局长,皇家学会主席,已经是科学史上神话一般的人物。全世界都对他的力学体系顶礼膜拜,仿佛是得到了上帝的启示一般,他的才华与权威根本不容置疑。


结果可以想见,第一次波粒战争就这样以波动说的惨败而告终,微粒说牢牢的占据着物理界的主流。而波动说呢?也并没有完全被消灭,惠更斯等人所做的开创性工作,依然具有顽强的生命力,波动说默默的潜伏着,以待他日东山再起。


关于牛顿跟胡克的八卦,我们多说两句。这两人也算是一对欢喜冤家。他们都在力学、光学等方面有着伟大的贡献,两个人相互仇视,但也有相互启发。除了对光本质的争论之外,他们的另一个争执是万有引力的平方反比定律究竟是谁发明的,这也是科学史上著名的公案。


话说,胡克痛批牛顿来到皇家学会的第一篇论文,这件事情过去7年之后,两个人还没弄得这么僵,彼此还互通书信讨论万有引力的问题。结果在这过程中牛顿大失水准,胡克还纠正了他的不少错误。可胡克又把牛顿的这些错误捅到了皇家学会那里,这下牛顿认定胡克是存心让他出丑,于是两个人波粒的旧怨未愈,引力的新仇又起,成了终生的死敌。


两人的通信确实给牛顿带来了关键性的启发,但是之后牛顿是打死都不承认。后来《自然原理》一书出版,胡克要求牛顿在书中承认他胡克对于平方反比定律的优先权。这让牛顿暴跳如雷。直接删掉了书中有关胡克的引用,剩下没法删的,用词也从非常尊敬的胡克先生,变成了胡克两个字。


胡克当然是一位伟大的科学家,他帮助波义尔发现了波义尔定律,用显微镜发现了植物细胞,还有我们之前提到的伟大著作《显微术》。同时人家还是杰出的建筑师与规划师,亲自主持了1666年伦敦大火之后的城市重建工作,今天伦敦许多的名胜古迹,都出自胡克之手。他还有诸多发明,像是显微镜、发条摆钟在当时无与伦比。在力学和光学方面也是仅次于牛顿的伟大科学家,可是他似乎永远都处在牛顿的阴影里。


胡克晚年很凄惨,双目失明,愤世嫉俗,几乎被所有人抛弃,从1688年之后他就没有再从皇家学会领过工资。他死后就连一张画像都没有留下,据说是牛顿利用自己的权利毁掉了胡克的遗物,作为最后的报复。但是胡克作为一位伟大的科学家,他所做出的贡献应当被世人所知晓。


我们故事的主线光的波动说与微粒说之争,今天算是开了个头,后面的故事更加精彩,我们下期节目再接着聊。如果我有帮助到您,也希望您愿意帮助我,一个人能走多远,关键在于与谁同行,我用跨越山海的一路相伴,希望得到您用金钱的称赞。愿生活中所有的美好都不被辜负,晓店期待您的光临。我是晓书童,我在晓书童频道与您,不见不散。

52条评论
  • 灵山一

    非常非常地敬佩您!每天听着你的声音才能找到一点归属感,心里上有片刻的安宁,也才有了精神上的一点追求,每天浑浑噩噩的进入人群,被金币,被人流,拥挤着往前,我经常忘记了,什么是好,什么是坏,似乎听到你的音频,才想起来,世界上还有一个我,我也是一个存在于世的人
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    2022-02-20 14:56
  • 一周有声

    ,各位大神!申请限免后是会有(限免)俩字显示在专辑的封面吗?
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    2021-12-28 21:26
  • 15608849xtr虹雪松花

    好有精气神
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    2022-01-09 01:52
  • 老流氓的小跟班

    连最起码的字音都读不对,还在这里找各种借口,真的是可笑至极。这个世界是有规律和规则的,不是你觉得别扭,或者你觉得没有人这么说就不应该这么说的。你的解释除了证明自己的无知和自大,真不知道还有什么用,难道说是幼稚的倔强?
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    2022-03-13 00:45

    黄焖鸡202207 回复 @老流氓的小跟班: 2022年端午咸粽销量是甜粽4倍,我还是觉得甜粽子好吃

  • 我是科技神

    我又来了,反反复复听了好多遍
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    2022-05-05 22:16
  • 洞见spring

    总有些人自己不咋滴,还挑别人的毛病
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    2022-04-06 11:13
  • Rachel小胖嘟了嘟

    啊真快啊,都五年了
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    2022-01-27 17:14
  • 为人先处事_fv

    没背景音乐,最好听清晰流畅的声音。可惜要钱!
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    2022-10-03 22:19
  • 胡雄飛

    骰这个字还是应该读tóu
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    2022-07-13 14:24
  • Arsenal2002

    上海话里就念tou子,小时候玩飞行棋就这么叫的
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    2022-04-22 20:42