上帝掷骰子吗量子物理史话读后感
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你好
首先我想说说为什么自己会读了这么一本书，因为对于大部分人来说，除了在初高中时代接触过物理并为之苦恼外，之后就再也未触过这门学问了。其实，自从去年2月份家里新添一枚可爱小男丁开始，就触动我对人生、世界的重新思考，在这个过程中，自然而然地引发了我对探索宇宙的兴趣。相信每个人都有这么一段经历，有的人或许还不止一次，只不过我在这个过程中，恰好在给孩子买书时遇到了这本书，因为其书评还不错，就买来随意读读。
这本书的书名虽然带有“量子物理”这种高端字眼，但还好到底是一本史话，通俗理解应该就是讲故事，因此并没有想象中的那么高难度。而且书的行文风格颇有风趣，也爱打比方，比如将电子能级比作公交站，电子跃迁比作乘客坐公交车，时不时还穿插一些“饭后闲话”——一些主线外的相关故事，读起来并不像书名那样压力山大。更有一些“饭后闲话”颇能增长知识，纠正我们的错误认知。比如一篇闲话讲到，牛顿的名言“如果我看得更远的话，那是因为我站在巨人的肩膀上”其实不是牛顿的原创，并且有的历史学家认为他引用这句话是对胡克的揶揄和讽刺——因为胡克身材矮小。还有一篇讲到阿基米德量金冠的故事。这则故事想必大家都知道是怎么回事，但没想到的是，这个故事竟然是编造的，而且文中从物理角度详细分析了故事的逻辑错误，也从历史角度找到了故事源头。
言归正传，除了有趣的话外故事，书中对于量子论的发展描述还是很清晰的，从量子论的起源开始讲起，到后面分6条主线讲解量子论的6个不同解释：哥本哈根解释、多宇宙解释、隐变量解释、系综解释、GRW解释、退相干历史解释。到这里，我不得不说，本文题目叫读后感还是有点夸大了，因为我并没有完全读懂这6个解释的全部内容，只是有个大致的概念，因此改叫读一遍后感还差不太多。
对于这本书，我目前也正在读第二遍，而且觉得很有必要和《道德经》之类的哲学书籍参照阅读。没错，你无须惊讶，这本书有的地方确实和《道德经》相类似。比如《道德经》说“道生一，一生二，二生三，三生万物”，这是个宇宙起源问题。本书也从物理角度谈到了宇宙起源及物质产生，甚至有的物理解释支持“无中生有”——就是凭空可以产生物质。我相信，如果物理发展到可以解释宇宙所有现象的地步，就真的可以和哲学统一起来了。好吧，再次言归正传，鉴于只读了一遍本书，认知有限，我只能挑几个点与大家分享心得。
1
首先是本书的标题——量子论以及“上帝掷骰子”。看完这本书，可以理解量子论这个术语的意思，其实说简单点，世界是不连续的，就是量子论。时间、空间、微观粒子等等，都是不连续的。其实，映射到生活实践，我们可以看到，钟表的跳动是不连续的，不论你手里的是电子表，机械表，还是石英表，他们表示时间都是不连续的跳动，这就是量子的形式了，也是我理解的时间量子化的体现。
还有就是“上帝掷骰子”这句话，这是爱因斯坦说的。因为量子论有一种解释认为世界是随机的，爱因斯坦不同意，说“老头子”是不掷骰子的，也就是他认为世界不是建立在随机性基础上的，“老头子”是爱因斯坦对上帝的昵称。当然，世界是不是随机的还在争论中，不过目前随机性的认同者更多，而且霍金还在《时间简史》中说，上帝不但掷骰子,而且会把骰子掷到我们看不见的地方。这个看不见的地方就是黑洞。
2
第二个就是让我明白了什么是薛定谔的猫。这个动物我们以前应该听说过，似乎有个什么流行歌曲还是用这个命名的。其实事情是这样的：哥本哈根解释认为，微观粒子的状态在观测之前，是处于各种可能性的混合叠加中，比如一个放射性原子，处在衰变/不衰变的叠加状态，但这种叠加状态只存在于微观粒子中。
然而，薛定谔设计了一个思维实验，实验中他将猫放到了一个不透明的箱子中，箱子里有一个放射性原子，一个粒子探测器，一个锤子和一个毒气瓶。如果原子发生衰变，则发生一连串连锁反应，毒气瓶会被打破，猫就会被毒死；如果不衰变，猫就活着。因为微观粒子是衰变/不衰变的叠加状态，通过这个装置，猫也变成了死/活的叠加状态。这个实验将量子效应放大到日常世界中去了，如果成立，那我们的世界，在我们不去观测时，都是在不确定的叠加状态，只有观测之后才是确定的。这是薛定谔对哥本哈根解释的一个挑战，这个又死又活的猫，就是薛定谔的猫。至于娱乐圈使用这个术语，大致用来表达女子难以捉摸的心事。在你向女神表白之前，你不知道她是不是喜欢你，这时她对你就是喜欢/不喜欢的叠加状态。只有你表白（即观测）了之后，这个叠加状态才坍缩为“她也喜欢你”或“你是个好人”两个状态之一。
3
第三就是和计算机相关的东西了。因为本身是计算机专业的，所以遇到这些东西就会关注一下。先说说计算机的大佬冯·诺伊曼，看这本书之前，我根本不知道他能和量子物理也扯上关系，看了之后才知道，正是这位大神用数学方法枪毙了隐变量理论。然而，他的证明建立在5个假设之上，其中第五个假设在30年之后被人发现是有问题的，并且发现这个错误不需要太高的数学技巧和洞察力。发现这个错误的人——著名的量子力学专家玻姆，复活了隐变量解释。对于第五公设魔咒，简单提一句。历史上不止冯·诺伊曼栽在了第五个假设上，著名的数学鼻祖欧几里得也在第五公设上弄得满身泥土。俄国数学家罗巴切夫斯基正是假设这个第五公设不成立，建立了非欧几何。
再有就是量子计算机了。看量子论的书，不搞明白量子计算机和量子论的关系岂不是白读？量子计算机其实是利用量子的叠加状态进行计算的机器，如果原来一个比特只能表示0或1，那么现在一个量子比特可以同时表示0和1。假如我们读入了一个10位的二进制数，那么传统计算机就是处理这个10位的二进制数，而对于量子计算机，因为每个比特都是0和1的叠加态，其实同时处理的是210个二进制数。因此量子计算机大大提升了计算速度，目前商用的量子计算机比传统计算机运行速度快1亿倍。其实对于我来说，不仅关注量子计算机的运算速度，更关心它对计算机理论是否会造成冲击，换句话说，我们之前学过的计算机知识，会不会因为量子计算机的诞生而变为一堆垃圾。还好不是，这本书里提到，有人证明，量子计算机无法实现超越算法的任务，它无法比普通图灵机做的更多。因此，从事计算机的各位，你们目前还是安全的，你们目前还可以继续学习现有的计算机知识。
首先我想说说为什么自己会读了这么一本书，因为对于大部分人来说，除了在初高中时代接触过物理并为之苦恼外，之后就再也未触过这门学问了。其实，自从去年2月份家里新添一枚可爱小男丁开始，就触动我对人生、世界的重新思考，在这个过程中，自然而然地引发了我对探索宇宙的兴趣。相信每个人都有这么一段经历，有的人或许还不止一次，只不过我在这个过程中，恰好在给孩子买书时遇到了这本书，因为其书评还不错，就买来随意读读。
这本书的书名虽然带有“量子物理”这种高端字眼，但还好到底是一本史话，通俗理解应该就是讲故事，因此并没有想象中的那么高难度。而且书的行文风格颇有风趣，也爱打比方，比如将电子能级比作公交站，电子跃迁比作乘客坐公交车，时不时还穿插一些“饭后闲话”——一些主线外的相关故事，读起来并不像书名那样压力山大。更有一些“饭后闲话”颇能增长知识，纠正我们的错误认知。比如一篇闲话讲到，牛顿的名言“如果我看得更远的话，那是因为我站在巨人的肩膀上”其实不是牛顿的原创，并且有的历史学家认为他引用这句话是对胡克的揶揄和讽刺——因为胡克身材矮小。还有一篇讲到阿基米德量金冠的故事。这则故事想必大家都知道是怎么回事，但没想到的是，这个故事竟然是编造的，而且文中从物理角度详细分析了故事的逻辑错误，也从历史角度找到了故事源头。
言归正传，除了有趣的话外故事，书中对于量子论的发展描述还是很清晰的，从量子论的起源开始讲起，到后面分6条主线讲解量子论的6个不同解释：哥本哈根解释、多宇宙解释、隐变量解释、系综解释、GRW解释、退相干历史解释。到这里，我不得不说，本文题目叫读后感还是有点夸大了，因为我并没有完全读懂这6个解释的全部内容，只是有个大致的概念，因此改叫读一遍后感还差不太多。
对于这本书，我目前也正在读第二遍，而且觉得很有必要和《道德经》之类的哲学书籍参照阅读。没错，你无须惊讶，这本书有的地方确实和《道德经》相类似。比如《道德经》说“道生一，一生二，二生三，三生万物”，这是个宇宙起源问题。本书也从物理角度谈到了宇宙起源及物质产生，甚至有的物理解释支持“无中生有”——就是凭空可以产生物质。我相信，如果物理发展到可以解释宇宙所有现象的地步，就真的可以和哲学统一起来了。好吧，再次言归正传，鉴于只读了一遍本书，认知有限，我只能挑几个点与大家分享心得。
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首先是本书的标题——量子论以及“上帝掷骰子”。看完这本书，可以理解量子论这个术语的意思，其实说简单点，世界是不连续的，就是量子论。时间、空间、微观粒子等等，都是不连续的。其实，映射到生活实践，我们可以看到，钟表的跳动是不连续的，不论你手里的是电子表，机械表，还是石英表，他们表示时间都是不连续的跳动，这就是量子的形式了，也是我理解的时间量子化的体现。
还有就是“上帝掷骰子”这句话，这是爱因斯坦说的。因为量子论有一种解释认为世界是随机的，爱因斯坦不同意，说“老头子”是不掷骰子的，也就是他认为世界不是建立在随机性基础上的，“老头子”是爱因斯坦对上帝的昵称。当然，世界是不是随机的还在争论中，不过目前随机性的认同者更多，而且霍金还在《时间简史》中说，上帝不但掷骰子,而且会把骰子掷到我们看不见的地方。这个看不见的地方就是黑洞。
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第二个就是让我明白了什么是薛定谔的猫。这个动物我们以前应该听说过，似乎有个什么流行歌曲还是用这个命名的。其实事情是这样的：哥本哈根解释认为，微观粒子的状态在观测之前，是处于各种可能性的混合叠加中，比如一个放射性原子，处在衰变/不衰变的叠加状态，但这种叠加状态只存在于微观粒子中。
然而，薛定谔设计了一个思维实验，实验中他将猫放到了一个不透明的箱子中，箱子里有一个放射性原子，一个粒子探测器，一个锤子和一个毒气瓶。如果原子发生衰变，则发生一连串连锁反应，毒气瓶会被打破，猫就会被毒死；如果不衰变，猫就活着。因为微观粒子是衰变/不衰变的叠加状态，通过这个装置，猫也变成了死/活的叠加状态。这个实验将量子效应放大到日常世界中去了，如果成立，那我们的世界，在我们不去观测时，都是在不确定的叠加状态，只有观测之后才是确定的。这是薛定谔对哥本哈根解释的一个挑战，这个又死又活的猫，就是薛定谔的猫。至于娱乐圈使用这个术语，大致用来表达女子难以捉摸的心事。在你向女神表白之前，你不知道她是不是喜欢你，这时她对你就是喜欢/不喜欢的叠加状态。只有你表白（即观测）了之后，这个叠加状态才坍缩为“她也喜欢你”或“你是个好人”两个状态之一。
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第三就是和计算机相关的东西了。因为本身是计算机专业的，所以遇到这些东西就会关注一下。先说说计算机的大佬冯·诺伊曼，看这本书之前，我根本不知道他能和量子物理也扯上关系，看了之后才知道，正是这位大神用数学方法枪毙了隐变量理论。然而，他的证明建立在5个假设之上，其中第五个假设在30年之后被人发现是有问题的，并且发现这个错误不需要太高的数学技巧和洞察力。发现这个错误的人——著名的量子力学专家玻姆，复活了隐变量解释。对于第五公设魔咒，简单提一句。历史上不止冯·诺伊曼栽在了第五个假设上，著名的数学鼻祖欧几里得也在第五公设上弄得满身泥土。俄国数学家罗巴切夫斯基正是假设这个第五公设不成立，建立了非欧几何。
再有就是量子计算机了。看量子论的书，不搞明白量子计算机和量子论的关系岂不是白读？量子计算机其实是利用量子的叠加状态进行计算的机器，如果原来一个比特只能表示0或1，那么现在一个量子比特可以同时表示0和1。假如我们读入了一个10位的二进制数，那么传统计算机就是处理这个10位的二进制数，而对于量子计算机，因为每个比特都是0和1的叠加态，其实同时处理的是210个二进制数。因此量子计算机大大提升了计算速度，目前商用的量子计算机比传统计算机运行速度快1亿倍。其实对于我来说，不仅关注量子计算机的运算速度，更关心它对计算机理论是否会造成冲击，换句话说，我们之前学过的计算机知识，会不会因为量子计算机的诞生而变为一堆垃圾。还好不是，这本书里提到，有人证明，量子计算机无法实现超越算法的任务，它无法比普通图灵机做的更多。因此，从事计算机的各位，你们目前还是安全的，你们目前还可以继续学习现有的计算机知识。
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