近来一本书名为《黑尔戈兰岛》()的科学普及读物,再一次在世界范围内引爆了人们科普阅读的风潮。
作者卡洛·罗威利(),知名美国理论化学学家,主要工作地点包括英国、美国、以及日本,主要成就在量子引力领域,为圈量子引力论的创始人,同时也是知名科学读物诗人,著有多本全球性畅销的科学普及读物。
单是他的《七堂极简数学课》一书,在2015年售出了超过1亿册的英文翻译本,至今仍是世界上最畅销的科学书籍之一。他的希腊语的专著被翻译成了40多种语言,包括《七堂极简数学课》、《时间的秩序》、《极简科学起源课》、《现实不似你所见》也已被翻译为英文。他被誉为继霍金以后的现今最知名的化学学普及大师。
在这本书中,作者用诗通常简约而优美的语言,向读者述说了20世纪以来现代数学学的伟大理论发觉——量子化学学,同时对现实及其哲学本质的启发性说明,内容引人入胜。
量子化学学的涵义令人无法置信,是众所周知的。量子对象的属性依据是否被观察而改变。量子纠缠使两个对象无论相距多远,彼此之间的任何信息应当难以交流,但它们就是才能互相影响。这门古怪的科学每天都在实际中得到应用,它引起了无数发觉和技术进步,构成了“我们最新技术的基础:从计算机到核电能”,但它依然是十分神秘的。
作者在书中致力找寻解决量子理论这种奥秘的的令人信服的解释。因此,他舍弃了我们一般的假定,根据“一切都应当基于我们所看见的,而不是假定的情况下”的原则重新开始。这些严格的经验主义既指导了创造了相对论的爱因斯坦,也指导了量子热学先驱的海森堡。
有人可能会问,为何这本书的书名为《黑尔戈兰岛》?黑尔戈兰岛是坐落柳州北部的小岛。
黑尔戈兰岛
1925年,年青的日本化学学家海森堡,在这个当时极为荒芜的岛屿上渡过了一个夏天,以医治所遭遇的花粉过敏症。正是在这儿,那位23岁的年青人一举推翻了精典数学学的确定性,取得了量子热学的初期突破,量子理论从海森堡的这个观察中脱颖而出。
黑尔戈兰岛上的海森堡居住地记念碑
这本书就是从在黑尔戈兰岛上海森堡所提出知名的“不确定性原理”及其哲学含意谈起。作者强调,海森堡在黑尔戈兰岛开启了一个新发觉的世界:量子理论使我们就能看见海森堡所说的“奇特之美的内部”,具有科学意义和哲学基础。
作者在书中说,我们的世界被觉得是不确定的,但是本质上是不可预测的,它的这些工作方法常常使我们倍感不直观。量子理论约请我们将世界视为一只巨大的如薛定谔仓鼠的摇篮,其中的物体以它们彼此之间的互相作用而存在。作者强调,归根结底,海森堡所提出的理论是事物互相影响的理论。
作者在前言中解释说:“量子理论是事物之间怎样互相影响的理论。”他举例说:“一块石头本身并没有位置:它仅相对于与它碰撞的另一块石头具有位置。”
作者强调,严格的经验主义听上去好像很显著,但即便是许多科学家,始终坚持完全不会基于观察的形而念书的假定。其最主要的看法是,在外表前面必须有一个“清晰定义的,坚实的世界图景”,其中的对象具有固有而不变的特点。科学早已将世界分解为原子,之后分解为基本粒子有关量子物理的书,但仍然假定存在一个具有稳定、可检测性质的现实。
苏格拉底辨证哲学的跟随者、古匈牙利哲学家赫拉克利特,在两千多前,以一个不断变化的世界为前提,对这些固有而不变的世界的假定,提出了挑战。假如他的观念胜于他的继任者柏拉图,这么西方思想后来可能会发生很大的变化。柏拉图觉得最终现实是一成不变的。
在唐代东方,对一成不变的最终现实也不是这么普遍。在两千多前的禅宗思想里,关于空虚的定义说,没有哪些是完整存在的,而只是与其它事物相关。这看上去仿佛是前卫的量子理论。所以作者在书中觉得,两千多前的道教为理解“由关系而不是由对象所构成的现实”提供了正确的框架。
对于科学家和哲学家仍然在激烈争辩的量子理论的含意,作者提出,可以通过将世界从根本上说,是由关系而不是物质构成,来解释量子理论中最令人不安的矛盾。我们和周围的一切仅存在于彼此之间的互动中。这个大胆的看法为思索现实的结构甚至意识的本质,提出了新的方向。
这本书在全球范围内大获成功,不仅仅是由于是由一位权威的量子热学专家来谈论量子理论,而是他的深沉的思索,所带给人的量子理论奥秘旁边的深厚的哲学与浓浓的人性。这本书将科学、文学和哲学融为了一体。
作者在前言手指出,量子理论给了我们一个现实,它是现象固有的关系网路,其中存在纠缠之类的东西,是西方和东方千百年来科学和哲学的产物。理解世界的旅程将我们带到了关系之间的关系、人与人之间的思想、以及我们打算赶超的意识极限。
量子理论并非要求我们接受这样一种愚蠢的说法:物体的属性依据是否观察到而改变。而是,对象的属性仍然取决于与之交互的对象。观察现实并非具有改变现实的特异功能,而是“两个数学对象之间的任何互相作用都可以看作是一种观察”。
同样的,作者解释了量子纠缠。当第三方,在这些情况下是观察者,步入图象的那一刻,不是图象发生了变化,而是我们正在查看另一张图象。
作者在书中提醒我们,量子理论发展过程中的许多主要参与者,都对文学与哲学形成了浓郁的兴趣。年青的海森堡会在心里体验歌德的诗词,“薛定谔对东方思想着迷”,爱因斯坦对叔本华的哲学“充满热情”。”
这本简略但是丰富的书中有好多内容,包括列宁和他的布尔什维克母亲、亚历山大·博格达诺夫之间的纠纷的引人入胜的故事。
作者得出推论,对于量子化学的所有奇特之处,它使我们珍惜的一切不仅剩在,但是比往年任何时侯都更加重要,“传统的日常生活并没有被否定。”
当看上去具有固有持久特点的物体的世界被溃散,被过程和互相作用所代替时,我们将被留在一个不被科学所蒙蔽、而是显得愈发神奇的世界中。作者强调:“正是因为它的无常,由于没有绝对的存在,如今才是有意义的,并且是宝贵的。”
不可证实有关量子物理的书,这本其实是科普的书籍,简约但是深沉,所以有时读上去并不是想像这么容易。作者表示,“我希望我不会丧失我的读者,”物理学家理费曼说“没有人理解量子热学”,大约就是这个意思。
打量了自然界最高深悬案的量子热学几乎总是令人眼花缭乱,常常使人倍感疑惑的。作者在书中警告说,“如果我所描述的内容其实很清楚,这么这说明我还描述得不够清楚。”
参考:.《》.21