《莱德曼量子物理通识讲义》“文科生的量子物理”

本书首版于2010年，是一本介绍量子物理的通识读物。作者以芝加哥大学非科学专业学生的量子物理通识课为基础，用类比的方式讲解复杂的概念，使读者更容易理解。本书的前七章内容浅显易懂，适合初次接触量子理论的读者。

亮点

本书的亮点在于作者用类比的方式解释复杂概念，内容巧妙且易于理解。读者可以通过类比理解量子物理的原理和概念。

阅读笔记

第1章

作者在第007页对光子通过玻璃的例子进行了解释，但是其中的描述可能会引起歧义。实际上，一个光子射向玻璃时，透过玻璃的光子通常不是入射的那个光子，它们的状态会受到与玻璃的相互作用和波函数坍缩的影响。

1927年，海森堡在他的论文中提出了他严格遵守实证主义的思想，认为只有对粒子的某个量进行测量，这个量才有物理意义。海森堡发展的矩阵力学描述了原子发射的光的波长，而不需要知道电子的运动轨迹。他的研究表明，只有事件的可能性和其发生的概率是存在的。

第2章

炮弹飞行的远近与其初速度有关，但也受到地球表面的弯曲程度的影响。当炮弹的速度达到一个临界速度时，它将进入轨道。

第4章

黑体辐射中包含了所有波长的光，但某些波长的光辐射强度比其他波长的光要大。普朗克的理论引入了量子的概念，与经典热辐射理论存在明显的偏离。

第5章

弗兰克-赫兹实验中，当电压达到一定值时，电流并不会突然降为零，而是会从高点逐渐下降再上升。造成这种现象的原因包括电子能量的分布不同、电子的散射和电子与气体分子的多次碰撞。

第6章

碳原子有6个电子，分布在不同的轨道上。

化学反应发生是为了使系统的结合能最小化。

第7章

贝尔不等式的验证结果表明存在一种非定域的影响，这种影响瞬间传播，不会随着距离的增加而减弱。贝尔最初假设这种影响不存在，但实验结果与他的假设相矛盾。

第8章

牛顿的经典力学描述了粒子的运动轨迹，而量子理论描述的是粒子的“量子振幅”。费曼的路径积分提供了计算粒子相位的规则。

第10章

量子计算结合了信息论、计算机科学和量子物理，为很多新技术的发展提供了理论基础。

质疑

在第008页，作者引用了爱因斯坦的名言，但对于原文的描述存在较大的出入。实际上，爱因斯坦在给玻恩的信中写道：“量子力学令人印象深刻，但有一种内在的声音告诉我它还不是事实。这个理论能解释很多现象，但我仍然相信上帝不是在掷骰子。”

在第094页，作者描述了一个思想实验，但是关于光子被探测器检测到从而确定经过哪个狭缝的描述可能会引起误解。实际上，通过探测器测量光子经过哪个狭缝是一个思想实验，而并非实际发生的事情。

对于双缝干涉实验的迷惑，实际上是一个认识论的问题。量子理论描述了光子的行为既有粒子的特性，也有波的特性。量子理论告诉我们，光子的行为在不同的测量方法下可能会有不同的表现，并且我们无法确定光子在任何时候是具体的波还是粒子。根据康德的彼岸不可知论，我们无法知道光子究竟是什么，我们只能通过实验与之耦合。

在第171页，作者将状态称为“纯态”，但个人认为这里应该使用“本征态”这个概念。在量子理论中，本征态是描述系统在某个可观测量上的确定状态，而并非所有的纯态都是本征态。

在第224页，作者将扫描隧道显微镜（STM）的放大率与最好的电子显微镜进行了比较。实际上，STM和电子显微镜的工作原理和应用领域不同，无法直接比较它们的放大率。

在第281页，作者提到吉布斯引入了全同粒子的不可区分性，并且将相空间归功于玻尔兹曼。实际上，全同粒子的不可区分性是由玻色提出的，并没有找到吉布斯也提出了这个概念。相空间的概念是由拉格朗日、汉密尔顿等人引入的，用于描述经典力学系统的状态。

在第295页，作者提到电弱瞬子的拓扑过程会打破重子数守恒和轻子数守恒。实际上，电弱瞬子是电弱理论中的一种特殊场构型，它的存在并不会直接导致重子数守恒和轻子数守恒的破坏。