量子理论

本书以简明的、非数学式的语言，剖析了一些奇异古怪又激动人心的观念，正是这些观念，使亚原子世界与我们的日常世界如此迥异。约翰？波尔金霍恩清晰而透彻地探讨了不确定性、不可预见性、波粒二象性以及悬而未决的测量问题等，为量子理论这一物理学历史记录伟大的发现、20世纪很杰出的智力成就之一揭开面纱。

约翰·波尔金霍恩，英国圣公会牧师，英国皇家学会会员。1968至1979年任剑桥大学数学物理学教授，后任皇后学院院长。因在科学、宗教、医学伦理等方面的杰出贡献，1997年被女王伊丽莎白二世封为爵士。著有《量子世界》（1986）、《一位物理学家的信仰》（1994）、《科学与神学》（1998）等。

致谢
前言
1 经典物理的缺陷
2 曙光显现
3 日益加深的困惑
4 进一步发展
5 相聚
6 教训与价值
术语表
数学附录
索引
英文原文

序言
李淼
对于我们的世界，科学家有两套体系来解释。
靠前套体系已经存在了300 多年，这就是牛顿的力学体系，机械论。事实上，这套体系的核心概念至少存在了2000 多年，从亚里士多德开始，认为世界像一个大钟一样一旦上紧了发条，就有条不紊地运行下去，直到永远。这套体系与我们的日常经验吻合，里面的概念都可以用我们眼睛看到的具体事物来实现。
第二套体系存在了不到100 年，严格说来是90 年，这就是几位很幸运的天才在1925 年前后发现的量子力学体系。根据这套体系，我们人眼看到的并不是世界背后很基本的元素，例如一个物体的状态不可以用它的位置和速度来描述。根据海森堡，我们可以谈一个粒子的具体位置，也可以谈它的具体速度，但不能同时谈它的位置和速度。这样，我们熟悉的简单决定论就失效了：当我们知道粒子的位置时，为了预言它下一刻的位置，就必须知道它的速度。不确定性原理告诉我们，这不可能。
不确定性原理接近违背了我们的直觉。但事情不会到此为止，量子论总是给我们带来无穷无尽的麻烦。比如纠缠，这个现象说，相隔遥远的测量结果会互相影响，并且这种影响看起来是瞬时的，这就是量子物体之间神秘的纠缠。但是，你却不能通过这种纠缠实现瞬时通信，更不能实现心灵感应。
还有很多我们无法理解的事情，例如，你无法区别两个电子，它们不同于两个人，可以叫作张三和李四。两个电子确实有两个，但不能被我们标记为甲电子和乙电子。在某个时刻你看到的两个电子，在下一个时刻你已经无法区分谁是谁了。
我们可以将量子世界的特点一直罗列下去，但这不是这篇序言该做的事情。其实，这也不是英国有名物理学家约翰？波尔金霍恩（John Polkinghorne ）在这本小书中想做的事情。量子世界虽然不可思议，就像该书首页引用的费曼名言“我认为我可以肯定地说，现在没有人理解量子力学”所说的，但如果没有量子论，太阳不会燃烧，原子会四分五裂，我们熟悉的整个世界会四分五裂。
这本书不能看作普及量子论的科普书，但它还是某种形式的科普。它不为接近不懂量子论的人解释量子论，但它梳理了量子的基本概念和性质。与普通量子科普书不同的是，作者想告诉我们量子世界是如何令人惊讶，物理学家如何试图把握这个理论，如何提出不同的解释，比如哥本哈根解释、新哥本哈根解释、隐变量、贝尔关于量子的非实在论的工作，甚至还有多世界解释—我们的世界通过事物之间的互相作用不断地分裂成更多的世界，等等。因此，这本书不仅应该推荐给普通人，更应该推荐给物理系的学生和物理系的教授阅读。
确实，阅读了这本小册子之后，我又重新理解了过去以为已经理解的各种理论，多世界也好，测量问题也好，意识在量子世界扮演的角色也好。反正，这是一本值得任何对自然抱有好奇心的人静下心来认真看一遍的书。我个人觉得这本书不那么容易懂，却还是要推荐给大家，书中的每句话都是作者认真思考过的。
很后，想谈一谈作者本人，约翰？波尔金霍恩。我们读研究生的时候，一些对量子场论和粒子物理学感兴趣的同学就已经熟悉他的名字了。他研究过夸克，以及粒子作用的一些性质。当我陷入超弦理论时，我还阅读了他和别人合著的一本关于粒子散射的名著。尽管他的物理学成就足以引起任何一位同行的敬意，让我觉得不可思议的是，他在中年时放弃了专业物理学家身份，成为一名专业牧师。当然，在成为专业牧师后他并没有放弃物理学，例如你手中的这本书就是他在2002 年出版的。
当他退出物理学界时，他47 岁，这是1977 年，那时我快高中毕业了。他说，他在25 年的物理学职业生涯中已经做了能够对物理学做的事，他的很重要的研究也许已经做了，因此，神职工作应该是优选的第二个职业生涯。确实，他在第二个职业生涯中做得十分出色，56 岁时担任了剑桥三一教堂的院长，同时担任皇后学院院长，直到66 岁退休。
波尔金霍恩除了专著外还写了几本科普著作，写得很多的还是科学与宗教的关系，一共26 本，还获得了邓普顿奖金。他认为存在自由意志，这一点我很喜欢，因为我也相信人有自由意志。但他不认为自由意志与量子世界的随机性有关，我却坚定地认为人的自由意志与量子有关，不一定是简单的随机性，也许与霍金的“无界理论”有些关系，我不确定。不管怎样，他是我的一个榜样，成功地实现了第二个职业生涯，当然，我不是有神论者，我的第二个职业生涯将是什么我还很模糊。作为序言，我扯得有点远了，但我觉得了解作者本人对阅读他的著作有帮助。