量子热学是现代数学学的重要支柱，量子热学促进了现代世界的发展，打造了现代世界的现况。它让一切成为可能。从计算机到洗衣机，从联通电话到核装备量子物理学家合影，没有量子热学，这一切都将不复存在。
“遇事不决，量子热学”真的不是一句戏言：量子热学帮助理解半导体，将人类带入电子时代；量子热学催生了激光，纳米技术和核能，这种技术早已和我们的现代生活密不可分；量子热学改变了人类理解世界的方法，时空穿越、平行世界……不止是壮丽的想像，更是科学家努力的方向。
本期局君带你读传记将为你带来一本量子热学无门槛入门手册——《量子传》。这本书不是无趣介绍数学定律、数学证明的教科书，而是述说了爱因斯坦、玻尔、普朗克等量子论奠基人当初的精彩故事，是一本浅显易懂的量子热学简史。
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《量子传》
副标题:到底哪些才是现实
[英]曼吉特·库马尔|著
王乔琦|译
兴业出版集团兴业出版·鹦鹉螺|2022
以下内容节选自
《量子传》
序言思维的碰撞（摘录）
保罗·埃伦费斯特很难过，他刚才做了一个艰辛的决定。很快，他就要出席一个为期一周的大会。会上，许多促进量子革命的化学学家将一起讨论她们创造的这个理论到底有何意义。到哪个时侯，埃伦费斯特将不得不告诉他的老同学阿尔伯特·爱因斯坦，他选择站在尼尔斯·玻尔那边。埃伦费斯特——这位在英国莱顿学院理论化学学系任教的34岁法国院士，相信原子世界如同玻尔觉得的那样奇特且飘渺。
他俩围坐在大会桌旁时，埃伦费斯特潦草地给爱因斯坦写了一张便笺：“别笑！地狱里有一个专门为量子理论院士打算的项目，她们会被迫每晚听10个小时的精典化学学讲堂。”“我只是笑她们的天真，”爱因斯坦回道，“谁晓得几年后谁能笑到最后呢？”对爱因斯坦来说，这可不是哪些开玩笑的事，而是关系到现实本质和化学学灵魂的头等大事。
1927年10月24—29日，主题是“电子和光子”的第五次索尔维大会在奥斯陆举行。与会者拍摄了一张知名合照，这张相片浓缩了数学学史上最富戏曲性阶段的故事。受邀出席此次会议的29名科学屋内最终有17人获得了诺贝尔奖，此次峰会也是有史以来思想碰撞最为激烈的大会之一。17世纪，伽利略和牛顿开创了一个无与伦比的科学创新时代，也就是数学学黄金时代，而第五次索尔维大会则标志着这个时代的终结。
相片中，保罗·埃伦费斯特站在最后一排左起第三位，身体微微前倾。相片后排横卧着9位科学家，其中有一位是女人。这9位科学屋内有6位获得过诺贝尔化学学奖或物理奖。那位女人两个奖项都获得过：1903年获得数学学奖，1911年获得物理奖。她的名子是玛丽·居里。在象征荣耀的后排正中位置坐着另一位诺贝尔奖得主，也是牛顿时代以后最负盛名的科学家：阿尔伯特·爱因斯坦。相片中的他左手紧紧扶着凳子，直视前方，其实不太自在。让他不自在的是他的翼领和衬衫，还是这一周中看到的种种话语？相片第二排最右边则是尼尔斯·玻尔，他看起来一脸轻松，甚至带着些许奇特的笑容。对他来说，此次会议颇为成功。不过，等到会议结束，玻尔就只能带着沮丧回到英国了——他没能劝说爱因斯坦接受探讨量子热学描画现实本质的“哥本哈根展现”。
索尔维大会上量子物理学家合影，爱因斯坦不屈不挠，一整周都在努力证明量子热学并不完备，以及玻尔的阿姆斯特丹演绎存在缺陷。许多年后，爱因斯坦说：“这个理论让我感觉有点儿像是一个极其聪敏的偏执狂妄想下来的系统，他把许多不相关的思想元素都承袭到了一起。”
坐在玛丽·居里手指边的是马克斯·普朗克，正是这个一手拿着围巾、一手捏着雪茄的女人发觉了量子。1900年，他不得不接受了这样一个事实：物质释放或吸收的光能，以及其他任何方式的电磁幅射都以小份为基本单位，把不同数目的基本单位捆绑在一起，就产生了各类大小的能量。“量子”（，复数方式为）就是普朗克给那些基本能量单位起的名子。在此之前，人们仍然觉得能量的释放和吸收都是连续的，如同从水龙头里流出的水。能量的量子概念则完全与我们习以为常的这类观念背道而驰。在牛顿数学学主宰的宏观日常世界中，水龙头里的水可以一滴一滴地流出，但能量并不像各类大小的水滴那样一份一份地交换。但是，原子和亚原子层面上的现实是量子概念大展拳脚的领域。
马克斯·普朗克
随着时间推移，我们发觉原子内电子的能量就是“量子化”的：它拥有的能量只能是个别特定值，其他值则不行。其他化学性质也同样这么，由于我们发觉微观领域就是“块状”的、离散的，而非人类所生活着的宏观世界的缩微版。在我们日常生活中，化学性质会平滑而连续地变化，从状态A到状态C意味着必然经过状态B。可是，量子热学告诉我们，原子中的电子可以上1秒在这个位置，接着只要吸收或释放一个量子的能量如同变魔术一样忽然出现在另一个位置，中间不须要经过其他任何位置。这些现象赶超了精典非量子化学学的范畴，如同是先前在纽约的某件东西神秘消失了，之后忽然出现在了伦敦、纽约或则俄罗斯，实在是十分奇怪。
量子化学学的初期发展大多基于一些零散的事实以及专门为解释这种事实而提出的假定实现，这促使整个理论缺少坚实基础和逻辑构架，到了20世纪20年代初，这一点早已十分显著。一个大胆的新理论在这些饱含困扰和危机的状态下应运而生，那就是我们明天熟知的量子热学。现在，有些中学仍然在院长这样的原子模型：电子围绕着原子核运动，整个原子如同一个微型太阳系。
但是，在量子热学诞生后，化学学界已经革除这个“行星模型”，取而代之的观点是：原子结构完全没法抽象化。接着，1927年沃纳·海森堡作出了一项非常不符合常识的发觉。这项发觉奇怪到连海森堡那位年少成名的英国量子热学大师一开始也未能把握其真谛。它就是不确定性原理：假如我们把握了某个粒子的准确速率，就难以把握它的准确位置；反之亦然。
沃纳·海森堡
没人晓得该如何解释量子热学多项式，也没人晓得这个理论是如何在量子层面上介绍现实本质的。自柏拉图和亚里士多德时代以来，有关因果关系的问题和月亮在无人看它时到底是否存在这样的问题，就仍然是哲学家的保留节目，但量子热学问世以后，20世纪的伟大数学学家们也加入了对这种问题的讨论。
等到第五次索尔维大会举行的时侯，量子化学学的所有基本预制构件都早已就位，此次会议也开启了量子故事的新篇章。爱因斯坦和玻尔的思想火花在此次会议上深度碰撞，由此引出的各类问题直至明天仍令无数杰出数学学家和哲学家迷恋：现实的本质是哪些？
在我们眼里，哪些样的现实描述方式才算是有意义？“再也没有比这更深刻且意义深远的学术辩论了，”科学家、小说家C.P.斯诺说，“只可惜，这场辩论由于学术气息实在太浓，难以成为普通大众的共同话题。”
…………
1920年，爱因斯坦和玻尔在柏林第一次碰面，他俩都发觉自己遇见了智力上的竞争对手，才能不带怜悯和敌意地相互促进并剌激对方提炼、打磨对量子的思索。正是通过他俩以及参与1927年索尔维大会的部份科学家，我们才得以窥探量子化学学的早年时光。“那是一个英雄的时代，”20世纪20年代还是中学生的日本化学学家罗伯特·奥本海默后来追忆说，“那个时期的标志是实验室里的耐心工作，是关键实验和大胆行动，是许许多多错误的出发点和许许多多站不住脚的推测。那种时代属于热诚的通讯和行色匆忙的大会，属于辩论，属于批评，属于睿智的即兴语文创作。对这些参与其中的人而言，那是一个创造的时代。”不过，在奥本海默那位原子弹之父看来：“那个时代的新洞见，带来的不仅欣慰，还有焦虑。”
爱因斯坦和玻尔
没有量子，我们生活的这个世界会大为不同。不过，在20世纪的大部分时间里，化学学家都觉得，量子热学只承认她们在实验中得到的结果，证实实验之外现实的存在。正是这些情况造成诺贝尔化学学奖得主、美国化学学家默里·盖尔曼把量子热学描述为“令人困扰的神秘学科，我们当然都不理解它，但又晓得怎样使用它”。毕竟，我们也确实使用了这门学科。量子热学推进了现代世界的发展，它打造了现代世界的现况。它让一切成为可能。从计算机到洗衣机，从联通电话到核装备，没有量子热学，这一切都将不复存在。